Mantis Shrimp Claws funcionará bastante bien.

El carbono es extremadamente abundante en la superficie de la Tierra y presumiblemente en cualquier otro planeta similar a la Tierra en el que el autor pueda estar trabajando. Dadas las muchas formas que puede adoptar el carbono, desde el grafito ultrasuave hasta el diamante ultraduro, debería poder satisfacer sus necesidades.

Características de una buena armadura.

Los elementos que forman esta armadura son importantes, pero la construcción/organización de los elementos es mucho más importante. Si la armadura es demasiado rígida, se romperá. Si no es lo suficientemente fuerte, la bala lo atravesará. (Un ejemplo de un comportamiento que no queremos es la seda de araña. Cierto, es más fuerte que el acero en esa escala, pero también es súper elástico. Detener una bala en el otro lado del objetivo no es muy útil). El objetivo será ser distribuir la energía cinética de la bala durante un período lo suficientemente grande como para que la placa de blindaje pueda manejarla.

Los camarones mantis tienen una armadura ridículamente resistente. Tienen que hacerlo ya que golpean más fuerte que cualquier otra cosa en el reino animal. Tenga en cuenta las muchas capas de fibras en ligeros ángulos entre sí. En esta configuración, las penetraciones que se abren paso entre dos fibras paralelas (esta es la configuración más débil) se encuentran con la siguiente capa debajo que está orientada más hacia la orientación longitudinal (que es mucho más fuerte). En cada capa, la bala se ve obligada a gastar mucha energía rompiendo los enlaces de las fibras a lo largo de su eje más fuerte.

Armadura de reemplazo rápido

El requisito 4 es el más interesante. Crecer placas como un caparazón de tortuga sin duda sería efectivo desde la perspectiva de la armadura, sin embargo, estos no crecen rápidamente. La piel humana no ofrece ningún tipo de capacidad de armadura, pero crece muy rápidamente. Las heridas de la piel pueden sanar en un mes o menos (dependiendo de varios factores). Claramente necesitamos algo que crezca rápido e idealmente siempre esté creciendo. Si la armadura está dañada, no queremos tener que seguir llevándola por más tiempo del necesario. Muchos animales tienen "armadura" desechable en un grado u otro. Los humanos tienen su piel. Los puercoespines tienen sus púas (que se reemplazan). Serpientes, lagartos, cangrejos y langostas tienen sus pieles.

Supongamos que esta criatura es un carnívoro para que pueda pagar los costos metabólicos más altos de reemplazar toda su armadura en un mes más o menos. Tal vez como una forma de reducir esta carga metabólica, la criatura se traga las viejas escamas de la armadura que luego se descomponen en componentes básicos para que las usen las células de construcción de la armadura.

Alternativamente, las capas exteriores pueden desprenderse después de la exposición al oxígeno durante algún tiempo. Esto le da a la armadura una tasa de descomposición natural y evita que la armadura se vuelva demasiado gruesa. La variación natural en las proteínas de descomposición de la armadura podría dar lugar a que algunas criaturas tengan una armadura más gruesa o más delgada que otras. ¡Hola genial! Acabamos de inventar una forma de obtener versiones pesadas y livianas de la misma criatura adecuadas para diferentes tareas en el campo de batalla sin tener que criar versiones diferentes. ¡Victoria!

Sí, pero ¿qué tan bueno es?

Se sabe que los 'puños' del camarón mantis soportan 4 gigapascales . Esto es alrededor de 40k bar o 1/90 de las presiones en el núcleo de la Tierra . Maldita sea

Voy a suponer una ronda de la OTAN de 5,56x45 mm . Es muy común y bien entendido. Con una velocidad inicial de 990 m/s. La energía cinética es:

por lo tanto$F=\frac{mv^2}{2d}$.

dónde$P$es la presión en Pascales,$m$es la masa de la bala en kilogramos,$v$es la velocidad de salida en metros por segundo,$d$es la distancia que recorre la bala en metros, y$r$es el radio de la bala. Con todo ello conseguimos que la presión ejercida sobre la armadura sea

Cuanto más lejos esté el arma, menos presión se ejerce. Con álgebra simple, podemos encontrar que tendrías que disparar a menos de 2 cm de distancia para alcanzar una presión de ruptura de 4 GPa.

Esto es solo una aproximación, ya que estos cálculos no incluyen el ángulo de impacto, el grosor de la armadura, los efectos de ablación, las características líquidas de los metales a altas velocidades y pequeños marcos de tiempo, el tungsteno a altas velocidades, los posibles efectos pirofóricos, etc.

Sube a 11

Hasta ahora hemos estado hablando de la armadura del camarón mantis común. Enfriar. Subámoslo a 11 reemplazando cualquier material de carbono/calcio que tengan en sus puños por nanotubos de carbono. Dado que el máximo teórico para los nanotubos de carbono es de aproximadamente 100 gpa (alrededor de 25 veces nuestra línea de base), reemplazar una parte sustancial de la matriz de puño predeterminada debería generar ganancias de fuerza impresionantes. No soy ingeniero de materiales, así que no puedo probarlo. Solo juego uno en internet.

¡Buenas noticias para todos! Ya tenemos una armadura natural que puede resistir las balas .

Les presento al humilde Abalone .

Después de que millones de pájaros picotearan estas cosas tratando de llegar al interior suave y pegajoso, han desarrollado el mejor caparazón conocido actualmente por el hombre. Estos proyectiles han evolucionado literalmente para resistir fuerzas concentradas y rápidas.

Si tritura y pega de 2 a 4 conchas, puede hacer una pequeña súper concha de 1 pulgada. Este súper caparazón puede soportar literalmente las balas. Logra esto al tener un caparazón altamente ordenado. Si te acercas, parece un montón de pequeños ladrillos en una pared de ladrillos, mientras que otras conchas parecen un montón de palitos pegados al azar.

Este sigue siendo el tema de investigación de muchos científicos de materiales , pero sé que el Centro NSF para Materiales y Estructuras de Alto Voltaje/Temperatura , que atrae a miembros de la Universidad de Denver, la Universidad de Connecticut y la Universidad de Illinois en Urbana-Champagne, y Michigan Tech., está investigando activamente esto. Lamentablemente, no tengo los datos exactos en este momento, y no creo que hayan publicado ninguno todavía, pero los informes no oficiales muestran que estos proyectiles en capas resisten balas de armas de fuego de potencia baja a media, y promete incluso soportar armas de fuego de mayor potencia.

Cuando se rompen, se agrietan, pero se podrían usar mecanismos similares al crecimiento óseo para ayudar a repararlo. Alternativamente, una criatura podría tener placas "inspiradas en el abulón" que vuelven a crecer después de un período de tiempo determinado.

Si bien estos no se fabrican actualmente a partir del aire, los elementos necesarios están biológicamente disponibles. Estos pequeños moluscos pueden ser la clave para una mejor protección contra balas en un futuro muy cercano.

Todas las respuestas que he leído son realmente buenas, pero todas tienen un defecto fatal. Cuando estaba en el entrenamiento básico del ejército en 1997, usábamos el M16A2. La ronda estándar para eso fue la ronda de 5,56 mm perforante de armadura con punta verde.

Para fines de demostración, los sargentos de instrucción llenaron una caja de munición de acero vacía con agua y le dispararon un agujero que la atravesó por completo, incluida la parte trasera.

https://en.wikipedia.org/wiki/5.56%C3%9745mm_NATO#United_States

Supongo que "rifle estándar de EE. UU." significa militar de EE. UU.

Las cosas han cambiado desde 1997, pero supongo que los estándares actuales de armas militares conservan la capacidad de perforación de armaduras. No digo que los proyectiles M16 o los rifles de hoy puedan perforar un tanque, pero pueden perforar un chaleco.

https://en.wikipedia.org/wiki/M16_rifle#Terminal_ballistics

Ese enlace establece estadísticas de penetraciones múltiples para el M16, siendo la estadística (personalmente creo) más interesante las "31 capas de kevlar". Esto no indica si la prueba estaba usando la ronda de perforación de armadura, pero parece que sí.

Tan buena como es incluso la respuesta de @ Green, no creo que ni siquiera la garra del camarón mantis pueda soportar balas perforantes.

Sin embargo, los nanotúbulos de carbono podrían tener una oportunidad de luchar. Recuerdo un libro titulado "Sentenced to Prism" que hablaba sobre formas de vida basadas en silicio de una variedad masiva. Un rápido Google dice que Alan Dean Foster es el autor. Uno de mis favoritos, y habla de organismos que pueden recibir golpes, láseres y creo que incluso balas con una variedad de defensas para cada uno. Es una gran lectura, por lo que probablemente disfrutará "investigando" ese libro un poco.

¡Buena suerte con toda tu investigación y espero que encuentres algo que valga la pena usar!

¡Nanotubos de carbon!
Si la atmósfera tiene mucho CO2, digamos de los volcanes, la contaminación o lo que sea, podrías absorberlo, romper el enlace de oxígeno del carbono, conservar el carbono y liberar el O2. Luego tomas esos átomos de carbono y los ensartas en largas cadenas, formas esos hilos en tubos, y ahora tienes un nanotubo de carbono. Luego puedes tomar muchos de esos tubos y tejerlos en un hilo. Toma muchos hilos y entretejelos en una tela muy fuerte.
Aunque probablemente no sería tan rápido.

Que una criatura lo haga usando medios biológicos no es tan loco, ya que muchas bacterias usan procesos químicos para romper los enlaces moleculares, y en lugar de tejer las fibras en una tela, podrían incrustarlas en su piel para endurecerla. Este sería un proceso gradual que comienza en el nacimiento a medida que se forman las células de la piel, y cuanto más envejece, más gruesa y dura crece la piel.
Si la piel está dañada, crecería nuevo tejido para curar la herida, que tendría nuevas hebras de nanotubos de carbono, y el tejido cicatricial sería más resistente que la piel original.
Nuestro chaleco antibalas tiene placas de cerámica de refuerzo en lugares clave para detener los golpes en los órganos blandos.
Esta criatura fácilmente podría hacer lo mismo con huesos como costillas para absorber y proteger la energía cinética. También serían autocurativos si una bala es capaz de dañar uno.

Una parte interesante de esto es que si la criatura adquiere su carbono del CO2 que inhala, podría potencialmente reciclar el CO2 de sus propias exhalaciones, lo que significa que potencialmente podría contener la respiración durante mucho tiempo.

No puedo satisfacer todos los requisitos del OP, pero aquí hay una solución parcial. Una fibra natural que se puede usar para crear una armadura que detiene las balas es la SEDA.

La seda tiene una resistencia a la tracción muy alta y es elástica. Es naturalmente hilado por gusanos de seda. En el mundo real, las fibras de seda obtenidas de los gusanos de seda deben hilarse en tela, que luego se adapta a un chaleco protector antibalas. El llamado Dragon Silk ya está en desarrollo para chalecos antibalas para el ejército estadounidense.

El uso de telas a base de seda para armaduras es realmente antiguo . Sin embargo, con la tecnología moderna de ingeniería genética , los gusanos de seda modificados genéticamente son capaces de detener balas.

Hay dos formas en que esto funcionaría en un entorno 'natural':

1. Simbiosis : La criatura tiene una relación simbiótica con los gusanos de seda, que tejen varias capas de su fibra de seda alrededor de la criatura. Esto proporciona a la criatura una armadura. Los gusanos hacen esto continuamente, por lo que la armadura se regenera incluso si está parcialmente dañada.

2. Células madre : Los genes de la criatura empalmados con los de los gusanos de seda, de modo que la piel de la criatura crea esta fibra de seda. Con el tiempo, la piel de la criatura adquiere varias capas de esta fibra que se entrelazan para servir como una armadura que la protege.

El requisito de la atmósfera no es pertinente aquí. Pero la armadura a base de seda es una tecnología 'realista' que se encuentra actualmente en desarrollo y, por lo tanto, es una opción plausible.

¿Necesita una armadura que detenga una bala como una placa de acero, o una armadura que detenga la muerte incluso si hay alguna lesión, porque si es lo último, solo necesita una "piel" de tela de alta resistencia que tenga suficiente elasticidad para absorber el impacto?

Los viejos jinetes mongoles usaban camisas de seda para defenderse de las flechas: trabajaban a pesar de que la flecha los golpeaba y los apuñalaba, no penetraba la seda y la flecha no causaba mucho daño. Kevlar funciona de la misma manera: la tela no se corta y las balas solo causan hematomas.

Entonces, una criatura con piel dura, pero relativamente suelta, con una buena capa de grasa detrás (aparentemente, los chalecos de kevlar se flexionan hasta 4 cm) sería bastante segura, hasta cierto punto.

Una alternativa sería una criatura con una capa subdérmica de grasa hecha de natillas ( o algo similar no newtoniano ). ¡Siempre ten cuidado con los monstruos de las natillas!

Todas las respuestas a esta pregunta se miden contra un impacto perpendicular directo. Esperaría que una armadura recubierta pegajosa que presentara una superficie geométricamente angulada pudiera tener algún efecto en la desaceleración de un rifle lo suficiente como para que hubiera poca penetración. Intente desarrollar una colisión completamente inelástica con ángulos para crear fuerzas laterales y fricción para reducir el vector de penetración. Es posible que la atmósfera tarde un tiempo en volver a cubrir la armadura con este adhesivo o en realinear las placas geométricas.

¿Qué tal el acero? El acero es hierro y carbono, en teoría, una forma de vida diseñada en un entorno razonablemente rico en metales podría tener un crecimiento de acero similar a una corteza en lugar de su dermis, este material crece desde el interior como la corteza de un árbol, siendo relativamente inerte en sus capas externas. La vida en la Tierra ya puede sufrir de exceso de Hierro, le provocó un trastorno llamado hemocromatosisdonde el exceso de hierro de la ingesta dietética se mineraliza en la sangre causando daño a los órganos. Esta criatura hace lo mismo, remineralizar el hierro ingerido pero solo en su piel y a propósito, esta criatura habría mejorado los mecanismos de absorción de hierro y posiblemente también usaría una química esquelética basada en hierro, en lugar de calcio, para simplificar sus vías de absorción de hierro ( la mayor parte de la vida de los vertebrados en la Tierra tiene una química digestiva orientada a absorber calcio preferentemente al hierro). Lo siento, no sé qué tan grueso tendría que ser chapado en corteza de acero, pero sería un caparazón blindado en continuo crecimiento y desprendimiento gradual.

Siento que me perdí algo, así que avísame si necesitas algo más.

Sobre la base de la idea de una respuesta anterior, armadura de múltiples capas.

Capa 1: más externa; una sábana resistente y flexible, posiblemente algún tipo de cuero resistente, que se pueda doblar ligeramente. Protege las capas internas del daño superficial; permite cierta libertad de movimiento.

Capa 2: primera capa interior. Alguna sustancia similar a un gel . Disminuye la velocidad de la bala a medida que pasa y dispersa la energía de la bala que golpea la tercera área.

Capa 3: placas de composite cerámico (hueso o quitina). Placas en lugar de una sola placa grande para permitir que el usuario se mueva. La bala romperá la placa que golpee, pero la energía de los fragmentos y la reacción de la bala serán absorbidas por las capas 2 y 4.

Capa 4: una versión más delgada de la capa 2. Evita que la metralla se abra paso a través de la última capa y dañe al usuario.

Capa 5: Armadura interior de seda o de líder. Absorbe cualquier impulso restante y actúa como un marco sobre el cual construir las otras capas.

El problema es que cualquier armadura lo suficientemente gruesa como para resistir un rifle automático será demasiado pesada para usar. Lo que hace este método es tratar la bala entrante como la punta de una ola y tratar de refractarla tanto como sea posible. Deflexión en lugar de bloqueo. Sin embargo, probablemente no resistirá un disparo en el centro de la masa.

Grafeno

Lee y sus colegas idearon una nueva prueba de balística en miniatura para probar el temple del grafeno. Usaron un pulso láser para sobrecalentar los filamentos de oro hasta que se evaporaron, actuando como pólvora para disparar una bala de vidrio del tamaño de un micrómetro en 10 a 100 hojas de grafeno a 3 kilómetros por segundo, aproximadamente tres veces la velocidad de una bala disparada desde un rifle M16. .

El equipo descubrió que las láminas de grafeno disipan esta energía cinética al estirarse en forma de cono en el punto de impacto de la bala y luego al romperse radialmente hacia afuera. Las grietas son una de las debilidades del grafeno de una sola capa, dice Lee, pero, sin embargo, funciona dos veces mejor que el Kevlar y resiste 10 veces la energía cinética que el acero puede. Usar múltiples capas de grafeno o incorporarlo en una estructura compuesta también podría evitar que las grietas se propaguen.

Los investigadores han estado estudiando el grafeno como armadura durante algún tiempo, pero el de Lee es el primer artículo que describe cómo el material absorbe la energía cinética. Las ondas de sonido viajan tres veces más rápido a través del grafeno que a través del acero, lo que significa que el material mucho más allá del punto de impacto puede absorber y disipar rápidamente su energía, lo que reduce la velocidad del proyectil y ayuda a prevenir su penetración. Además, los métodos de microbalas que desarrolló Lee podrían usarse para estudiar otros materiales de alto rendimiento en condiciones extremas.

https://www.newscientist.com/article/dn26626-bulletproof-graphene-makes-ultra-strong-body-armour/

Mejor aún, ¡ también se repara a sí mismo! Simplemente agregue átomos de carbono libres y encajarán en su lugar en una red rota.

Todas las respuestas anteriores sugieren la ruta directa de materiales con alta resistencia.

Sugiero una solución alternativa, basada en la inercia. Cualquier proyectil tiene una cierta masa, e imparte impulso de esa masa a su objetivo en el momento del impacto: no importa qué tan rápido vaya, solo puede penetrar tan lejos antes de que vierta suficiente impulso en el material golpeado que se detenga. Y debido a que la cantidad de inercia que arroja por unidad de tiempo es proporcional a su velocidad, la profundidad de penetración aproximada es la misma para todos los impactos de alta velocidad.

Por lo tanto, creo que la forma ideal de un chaleco antibalas biológico para detener las balas puede ser la grasa corporal o incluso el agua (en forma de gelatina).

Parece que la mayoría de las balas de rifle estadounidenses miden alrededor de 5 cm de largo. Si asumimos que están hechos de cobre sólido de 9 g/cm³, podemos calcular la profundidad aproximada de grasa o agua (~1 g/cm³) que se necesitaría para igualar su inercia:

D = 5cm*((9g/cm³)/(1g/cm³))

= 5cm*9

= 45cm

Dado que este es el caso ideal teórico, podemos multiplicarlo por dos o tres veces para dar un margen más realista. Hacerlo también arroja cifras que son consistentes con lo que encontraron los Cazadores de Mitos cuando dispararon una variedad de tipos de armas en una piscina.

Un metro de grasa y agua parece mucho para cargar. Pero cuando lo comparas con el tamaño de criaturas como los elefantes y las ballenas, y la cantidad de grasa que ya tienen solo para el aislamiento térmico, en realidad no es tanto. Si la armadura se concentra en una sola área como la joroba de un camello, también podrían usarla como escudo apuntándola hacia el peligro.

Fundamentalmente, esta solución también tiene una amplia variedad de beneficios que son exclusivos de una armadura sintetizada biológicamente:

• Se duplica como una reserva de energía. Dado que el agua es esencial para la vida, y la grasa es una fuente de calorías muy compacta, la armadura hecha de agua (gelatina) y grasa corporal también tiene un propósito incluso cuando no está bajo ataque. Tal vez los organismos en cuestión ya tenían reservas de grasa y agua exageradas, similares a las de los camellos, porque viven en un desierto, y simplemente evolucionaron para exponerlo como una armadura cuando son atacados. Tal vez sean carroñeros que se alimentan de los restos que quedan después de una guerra; Acumulan grasa para usarla como protección en tiempos de conflicto, y en tiempos de paz, cuando hay menos comida para ellos y no hay necesidad de temer a las balas, digieren gradualmente la grasa y el agua almacenadas.

• Se puede cultivar casi al instante y de forma gratuita. Debido a que no hay estructuras especiales involucradas, ni nanotubos, placas de acero, hilos de seda tejidos o caparazones especiales que deban crecer, el organismo con este tipo de armadura no tiene que gastar nutrientes, calorías y complejidad genética en la construcción de un órgano cuyo único propósito es ser destruido.

• Podría decirse que es inmune al daño y se puede reparar casi instantáneamente de forma gratuita. Del mismo modo, debido a que no es la estructura de la armadura lo que le da sus propiedades protectoras sino su volumen, seguirá funcionando incluso después de que se haya disparado por completo. La curación también es fácil debido a su estructura simple, e incluso en el caso de que se separe del cuerpo del organismo, pueden comerlo y digerirlo y restaurarlo en un par de días.

• No requiere nutrientes ni minerales especiales. Dado que el agua y la grasa son sustancias químicas esenciales para básicamente toda la vida conocida, cualquier organismo ya es capaz de encontrarlas, procesarlas, sintetizarlas y cultivarlas. El agua se puede extraer del vapor en la atmósfera, y la grasa se puede construir a partir de CO2 (como en las plantas, creo).

• Puede actuar en sinergia con otras estrategias de protección. Dado que la derrota del proyectil tiene lugar en toda la profundidad de la grasa y el agua, la armadura de grasa y agua podría ofrecer cualquier nivel de protección en proporción a su grosor. Esto abre la puerta a algunos crecimientos únicos de armaduras compuestas . Por ejemplo, una capa más delgada de armadura de agua y grasa fácil de reparar podría ralentizar un proyectil lo suficiente como para detenerlo por completo con una simple placa ósea, o podría tener trozos duros pero simples de material más denso incrustados en la superficie de la capa de grasa y agua para romper un proyectil y dejar que descargue su impulso más rápidamente sobre una profundidad más corta (algo así como un Whipple Shield ). Esto permite combinaciones optimizadas de fácil reparación y volumen minimizado, de la grasa y el agua y la armadura de placas respectivamente.

• Tiene más sentido evolutivo. Es probable que cualquier armadura de fuerza bruta que pueda resistir las balas sea biológicamente extremadamente costosa de construir y mantener. Además, el hecho de que la armadura sea inherentemente una herramienta de sacrificio significa que incluso un ataque fallido probablemente incapacitará al organismo durante el tiempo suficiente para que muera de hambre mientras intenta reparar su armadura. La ganancia en capacidad defensiva simplemente puede no valer el costo en calorías y genética. En circunstancias como estas, Evolution tiende a renunciar a crear criaturas individuales súper poderosas y, en cambio, crea criaturas individualmente más débiles que superan las amenazas de supervivencia al hacer miles de bebés.Para que la armadura antibalas "natural" evolucione y persista, debe ser lo suficientemente simple y lo suficientemente económica en calorías para que los costos de su crecimiento y reparación no superen sus beneficios para la supervivencia. Creo que las masas a granel de material biológico extremadamente simple pueden ser la mejor y más probable forma de lograr esto.

Armadillos.

Hay al menos un caso documentado de un armadillo resistente a los disparos de pistola:

https://www.huffingtonpost.com/entry/texas-armadillo-shooting_us_59838ae2e4b08b75dcc5f622

(.38 disparos al armadillo, el animal pudo alejarse, el tirador resultó gravemente herido por el rebote).

Un amour con muchas capas. Como cada capa reducirá la velocidad de la bala. Hay ejemplos en el reino animal donde a los animales les crecen capas de caparazones duros o usan recursos naturales como arena, etc. para crear armaduras que pueden detener incluso una bala.