Populære Innlegg

Redaksjonens - 2019

Bio-inspirerte sugekopper tåler mer enn sprut

Anonim

Sugekopper får ansiktsløftning. En dusjcaddy full av sjampo som plopper inn i badekaret kan være en ulempe i de fleste tilfeller, men feil som dette begrenser bruken av sugekopper for mer krevende formål. Petra Ditsche, for tiden ved University of Alaska Anchorage, og hennes kolleger endrer det. For å skape prototype sugekopper som er i stand til å glomme på harde, våte overflater og holde seg der, har Ditsche funnet inspirasjon i et velkjent havdyr: Clingfish.

annonse


På den steinete kysten av Washington State, clingfish manøvre over steiner å byttet på limpets - dime-sized, snegel-lignende hvirvelløse dyr. En limpet er dekket av et skallskjold som skjuler myke organer, som er rettferdig spill hvis rovfisken kan pope den av fjellet. Likevel møter clingfish sin egen fiende: tunge krefter fra innkommende bølger som truer med å skille den av bergarter når den søker etter mat. Klangfisken har imidlertid utviklet et unikt system for å holde på bergarter ved å bruke en sugekopp på undersiden, som har blitt avledet fra bekken- og brystfinner.

I motsetning til en typisk plast sugekopp, er en clingfish-skive ikke helt jevn - kanten på overflaten ligner en tunge som dekkes av uregelmessige egenskaper. Når vi ser nærmere, forgrener disse små fremspringene seg enda lenger, og danner et hierarki av struktur. Dette gir nøkkelen til klangfiskenes tålmodighet: friksjonen som genereres fra disse små hårene, gjør at sugeskiven forblir stansig når kantene av typiske plastsugekopper skulle bli trukket inn, til slutt løftet av for å knuse forseglingen. I en verden hvor klyngfisk blir buffet ved å krasje bølger, gir sugeskiven dem mulighet til å forbli på plass, selv når krefter 150 ganger kroppsvekten deres påføres.

Ditsche og hennes kolleger er interessert i biomimikk, et felt som bruker naturens løsninger, raffinert i noen av de tøffeste miljøene, for våre egne applikasjoner. Dette studiet har gitt oss kule tog formet som kingfisher nebber, velcro inspirert av grønt av planter, og stoff som glir gjennom vannet nesten like godt som hai hud.

Biomimicry handler ikke om å skape en en-til-en-kopi av den opprinnelige inspirasjonen, sier Ditsche. I stedet krever det forståelse for de underliggende mekanismene, slik at teknologien kan brukes på en forenklet, men likevel nyttig måte. Ditsche har fokusert på å kopiere både tilpasningsevnen av materialet til tøffe overflater og høy friksjon ved kantene av sugekoppen som hindrer koppen i å løsrives lett. Initialtester har vist at disse biomimetiske modellene har et grep på opptil 70.000 Pascals på tøffe overflater, tilsvarende trykket på 10 flotte hvite haier stablet på et kontorbord.

Til slutt, kan disse super sugekoppene bli utplassert under operasjoner for å trekke vev ut av veien uten risiko for punktering eller bruk ved klatring av våte overflater. For tiden er de slated for å gå tilbake til vannet der clingfish som inspirerte dem er: Puget Sound i Washington. Her spores en befolkning av truede orkahvaler og overvåkes nøye av forskere. Når felt-testet, kunne disse sugekoppene gi en måte å feste sporingsmerker på en mindre invasiv måte enn dagens teknikker. Bio-inspirert design går inn i naturen for å tillate enda mer forskning, og tar noen sprut i strid.

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av Society for Integrative and Comparative Biology (SICB) . Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.