A sáskarákok az utóbbi években valóságos online rajongótáborra tettek szert, mert elterjedt róluk, hogy testsúlyukhoz viszonyítva ők képesek elülső lábaikkal a legnagyobb erejű ütést kifejteni. E képességük – és színes kinézetük – okán gyakran szerepelnek rajzfilmekben, sőt társasjátékokban is. A sáskarák ütése igazából olyannyira erős, hogy egy sima rák kitinpáncélja összeroppanna tőle, vagyis nekik, mint támadóknak is fel kell készülniük az ütés ellentétes irányú hatásának kivédésére.
A Northwestern Egyetem kutatói most felfedezték, hogy milyen különleges struktúrájú páncélt fejlesztettek ki a sáskarákok az evolúció során, amely bírja e hatalmas erőhatásokat. Kiderült, hogy az ütőlábukat többrétegű kitinpajzs borítja, amelynek rétegei meglepően hatékonyan képesek elnyelni az ütés lökéshullámait, miközben a sáskarák szó szerint lyukat üt a prédájául kiszemelt kagylók és más rákok páncélján. A kutatók szerint a felfedezett anyagszerkezet alapján jobb ütközésállóságú mesterséges anyagokat lehet a jövőben fejleszteni, például a végtagprotézisekhez vagy a mobiltelefonok burkolatához.
A vizsgálatokból kiderült, hogy az Indiai- és Csendes-óceánban honos nagy sáskarák (Odontodactylus scyllarus) ütésre használt lábának végén található megvastagodott bunkószerű részt hármas rétegű páncél fedi, amit kitin, illetve az emberi csontokhoz hasonló kalciumtartalmú szövet alkot. A páncél középső rétegét párhuzamos kötegekké rendeződött kitinszálak alkotják, amelyek némelyike a külső, mások a legbelső réteg felé néz, illetve vannak a rétegekkel párhuzamosan álló kötegek is. E kötegek elrendeződése nem véletlenszerű, hanem fél milliméterenként ismétlődő periodikus struktúrát alkot.
A struktúra különösen hatékonynak mutatkozik a hirtelen lecsapó, magas frekvenciájú lökéshullámok kiszűrésében. Amikor egy ütés után lökéshullámok indulnak el az anyagban, e hullámok némelyike (viszonylag) hosszú időn keresztül hat, ezek nem annyira roncsolóak. A hullámok másik része azonban rendkívül magas frekvenciával rezeg, és csak nanoszekundumokig érezhető. Viszont ebbe a rövid időtartamba nagyon sok energia sűrűsödik össze, ami sokkal kártékonyabbá teszi ezeket a lökéshullámokat.
Az elméletet a kutatók az úgynevezett ultrarövid lézeres „pumpa-próba" eljárással tesztelték, amelynek lényege, hogy egy lézersugárral nagy frekvenciájú lökéshullámokat keltenek a sáskarák öklét borító páncél egy darabkájában (maga a rák nem volt jelen a kísérlet közben), eközben pedig egy másik lézerrel nyomon követik, hogy e lökéshullámok hogyan nyelődnek el a páncél rétegeiben. Mint kiderült, a kitinkötegek állásszögének periodicitása rendkívül fontos az ütéselnyelés szempontjából, hiszen a megfelelő sűrűséggel ismétlődő kötegek meghatározott frekvenciájú lökéshullámokat képesek nagy hatékonysággal elnyelni.
