Ölümcül mantis karidesi, kulübünde çatlağı nasıl kontrol ediyor?

Anonim

Ölümcül mantis karidesi, kulübünde çatlağı nasıl kontrol ediyor?

Malzemeler

Michael Irving

26 Haziran 2018

4 fotoğraf

Yeni araştırma, mantis karidesinin ölümcül kulüp silahının çok yüksek hızdaki etkilerinden nasıl kurtulduğunu ortaya koyuyor (Kredi: fenkieandreas / Depositphotos)

Mantis karidesi müthiş bir düşmana benzemiyor olabilir, ama bir insan olarak bile, son derece güçlü bir kulübün variline bakmak istemiyorsunuz. Şimdi, Purdue Üniversitesi ve Kaliforniya Üniversitesi, Riverside'daki araştırmacılar, yaratığın bu silahı sürekli olarak kendisine zarar vermeden nasıl kullandığını arkasındaki mekanizmayı keşfettiler ve tasarım stratejisi yeni bir süper dayanıklı malzeme sınıfına ilham verebilirdi.

Mantis karidesi, hayvan krallığındaki en ölümcül silahlardan birini dolduran, bir yaratığın agresif bir yandaşıdır. "Dactyl club, " olarak bilinen bir eklentiyi kullanarak karides avını, 10.2200 g gibi son derece saçma bir hızlanma ile yumruklayabilir. Eğer bu şanssız hedefi öldürmek için yeterli değilse, o zaman şok dalgasının ikincil çarpması sıklıkla olur.

Bu kulüp, açık yumuşakçaları ve yengeçleri (ve bazı durumlarda akvaryum camını) parçalayacak kadar güç harcıyor, ancak bu tekrarlanan, yoğun etkilere karşı nasıl dayanıklı olduğu belli değildi. UC Riverside'ın önceki çalışmaları, bu kadar zorlu hale getiren ve dış yüzeyde şok emici bir balıksırtı deseni bulduğu spiral "" helicoidal "mimarisini inceledi ve bu bilgiyi zorlu yeni kompozit malzemeler tasarlamak için kullandı.

Yeni çalışmada ekip, bu yapıyı kulübün zarar görmesini engellemek için tam olarak nasıl çalıştığını daha yakından inceledi. İlk olarak 3D, bir mantis karides kulübünün spiral yapısına sahip bir model malzeme yazdırdı. Tekrarlanan etkilerden sonra, araştırmacılar çatlaklar meydana geldiğini gözlemledi, ancak ilginç bir şekilde materyallerin bütünlüğünü tehlikeye atmadılar - aksine, bunu güçlendirdiler. Çatlakların, çarpma enerjisini dağıtan ve çatlağın ilerlemesini durduran kulüp içindeki kitin liflerinin bükülme yapısını takip ettiği bulunmuştur.

Çalışmanın ortak yazarı Pablo Zavattieri, "Bu mekanizma daha önce hiç detaylı olarak incelenmemiş, " diyor. "Bulduğumuz şey, bir çatlağın çatlağın büyümesini yavaşlatmak için itici gücü kıstırması, diğer benzer mekanizmaların oluşumunu teşvik ederek, malzemenin felaketten ayrılmasını önlemesidir. Nihayet malzemenin neden böyle olduğunu açıklayabileceğimizi düşünüyorum." sert. "

Malzemenin dayanıklılığının ardındaki ilkeyi anlamak, kendi başımızdaki daha sert malzemeleri geliştirmek için önemli bir adımdır. Pek çok şeyde olduğu gibi, tabiatın bunu daha iyi yaptığını görüyoruz.

Zavattieri, "Kompozitler için daha önce kullanılamayan yeni mekanizmalar kuruyoruz" diyor. "Geleneksel olarak, kompozitler ürettiğimizde, fiberleri en uygun olmayan yollarla bir araya getirdik ve doğa bize nasıl yapmamız gerektiğini öğretiyor."

Araştırma, biri Biyomedikal Malzemelerin Mekanik Davranış Dergisi'nde ve diğeri Uluslararası Katılar ve Yapıları Dergisi'nde yer alan iki makalede yayınlandı .

Ekip, aşağıdaki videodaki araştırmayı açıklıyor.

Kaynak: Purdue Üniversitesi

Mantis karidesinin kulüp eklentisi .22 kalibrelik bir merminin yaklaşık 10, 400 g'lık bir feci hızıyla grev yapabilir (Credit: Purdue University image / Pablo Zavattieri)

Mantis karidesinin sağlam kulüp eklentisinin büküm çatlak yapısını taklit etmek için tasarlanmış bir 3D baskılı kompozit malzeme (Credit: Purdue University image / Pablo Zavattieri)

Mantis karidesinin süper-sert club silahının helikoid yapısının bir mikroskop görüntüsü (Credit: Purdue University image / Pablo Zavattieri)

Yeni araştırma, mantis karidesinin ölümcül kulüp silahının çok yüksek hızdaki etkilerinden nasıl kurtulduğunu ortaya koyuyor (Kredi: fenkieandreas / Depositphotos)