Yeni Teknoloji: Böcek Kanatları

Yeni Teknoloji: Böcek Kanatları

177

Araştırmacılar, kararlı, dayanıklı ve şaşırtıcı derecede kırılmaz: böceğin kanatlarının şaşırtıcı özelliklerinin ardında yatan şeyin teknolojiye aktarılabileceğini bildirdi. Esnek bağlantıların, mekanik durdurucuların ve “bükülme alanlarının” kombinasyonunun böcek kanatlarını nasıl verimli ve darbeye dayanıklı hale getirdiğini gösterirler. 3D baskılı uçak modellerine aktardıkları bu unsurları yeniden oluşturarak konseptin verimliliğini gösterebildiler. Araştırmacılar, üç bileşenli sistemin bu nedenle teknik sistemlerin geliştirilmesinde yeni olanaklar yaratabileceğini söylüyor. 

Yusufçuklar, arılar ve benzerleri, şaşırtıcı derecede güçlü “hafif yapı teknolojisi” ile havada geziniyorlar: Kanatları genellikle böceklerin toplam kütlesinin sadece yüzde ikisini oluşturuyor ve yine de telkari yapıların dayanması zor: aerodinamik yükler, ayrıca ağır yüklere de dayanabilirler. Çiçekler, yapraklar veya dallar gibi engellerle sık sık çarpışmalara büyük hasar vermeden hayatta kalırlar. Şimdiye kadar, insan teknolojisi, yüksek dayanıklılıkla bağlantılı olarak bu tür performans kombinasyonlarını neredeyse hiç garanti edemedi. Ama böceğin kanatlarını nasıl çıkarabilirler? Christian-Albrechts-Universität zu Kiel’deki “Fonksiyonel Morfoloji ve Biyomekanik” çalışma grubu bu soruyu ele alıyor. Odak noktası, yusufçukların nispeten büyük kanatlarıdır.

Buna benzer en güncel bilimsel gelişmeler ve çok daha fazlası Dırdırcı’da!

Bilim adamlarının açıkladığı gibi, teknik yapılar genellikle yalnızca bir özelliği verimli bir şekilde garanti edebilir: Ya binalardaki sabit yük taşıyıcı bileşenler gibi büyük yüklere dayanabilirler ya da esneklikleri sayesinde çarpışma durumunda kırılmaya karşı özellikle dirençlidirler. . Her iki özellik daha iyi birleştirilebilirse, işlenebilirliklerini ilgili gereksinimlere uyarlayabilen daha verimli teknik yapılar geliştirilebilir. Bununla birlikte, bilim adamları, buna önceki yaklaşımların genellikle karmaşık ve maliyetli olduğunu ve bu nedenle yaygın kullanım için pek uygun olmadığını söylüyorlar.

Rafine biyomekanik

Ortak yazar Stanislav Gorb, “Mühendislik araştırmalarını hâlâ meşgul eden şey, böceklerin uzun zamandan beri mükemmelleştirdiği bir şey” diyor. Bu çalışmada, o ve meslektaşları şimdi, ilginç özellik kombinasyonunun dayandığı böceklerin kanat yapısındaki özellikleri gösteriyor. Rapor ettikleri gibi, kanat yapısındaki üç eleman ve bunların kombinasyonu bunun temelini oluşturuyor: esnek bağlantılar, mekanik durdurucular ve “bükülme alanları”. Gorb, “Bu özel yapı sayesinde, böcek kanatları, ilgili durumun gerektirdiğine bağlı olarak farklı esneklik derecelerine sahip olabilir” diyor.

Araştırmacıların açıkladığı gibi, böcek kanatları, aralarında bir zar bulunan damarlardan oluşur. Mikro bağlantılar, tek tek telleri birbirine bağlar ve kanatların düşük yük altında bükülmesini sağlar. Araştırmacılar, bu unsurların aynı zamanda yapının uzun vadeli yüklere dayanabilmesini de sağladığını açıklıyor. Bununla birlikte, daha fazla stresle, hareket mikro eklemlere oturan mikroskobik sivri uçlarla durdurulur. Araştırmacılar, bu “tıpaların” kanatları ağır yüklere karşı desteklediğini açıklıyor. Yapısal elemanların üç numarası, çarpışmalarda kullanılan kanatta özel alanlar oluşturur.

Biyomekanik unsurların kopyaları, uçuş modellerinin özelliklerini geliştirebilir. (Resim: Ali Khaheshi)

Engellerle devreye girer: Yüksek deforme olabilirliklerinden dolayı tahribatsız, tersinir burkulmaya imkan vererek yapıların kırılmasını engeller. İlk yazar Ali Khaheshi, “Bu üç unsur sayesinde, böcekler kanat özelliklerini adapte edebiliyor ve böylece aynı anda birçok işlevi yerine getirebiliyor” diye açıklıyor.

Konsepti model uçaklara aktarın

Araştırmacılar, çalışmalarının bir parçası olarak bu biyomekanik unsurları yapay olarak simüle ettiler ve verimliliklerini ve teknik potansiyellerini gösterebildiler. 3D baskı kullanarak ürettikleri elemanları yaklaşık sekiz santimetre boyutunda ve 3,8 gram ağırlığında uçak modellerine aktardılar. Bu süreç, kanatların, böcek kanatlarının mikro eklemlerinin, tıpalarının ve bükülme alanlarının işlevsel kopyalarıyla donatılmasını mümkün kıldı (resme bakın). Araştırmacılar daha sonra bu modelleri ve kontrolleri unsurlar olmadan çeşitli stres deneylerine tabi tuttular. Ayrıca modellerin engellere ve zemine çarpmasına da izin veriyorlar. Bilim, teknoloji, kripto para, yemek, kitap, film… Hepsi ve daha fazlası Dırdırcı‘da…

Geleneksel olarak inşa edilmiş uçak modellerinin kırılırken, biyolojik olarak esinlenmiş unsurlara sahip kanatların çarpışmalardan sağ çıktığı gösterildi. Ek olarak, bilim adamları, üç yapı öğesinden birini atladıkları çeşitli değiştirilmiş yapıları test ettiler. Khaheshi, “Bu deneyler, özelliklerin kombinasyonunu sağlamak için üç öğenin hepsinin birlikte gerekli olduğunu doğruluyor” diyor.

Bilim adamlarının belirttiği gibi, biyolojik kavramın teknik bir kavram haline dönüştürülebilirliği, uygulamaların geliştirilmesi için potansiyeli göstermektedir. Biyolojik olarak esinlenen sistemin özellikle ilginç yönü, stratejinin ek enerjiye ihtiyaç duymadan bağımsız olarak işlev gören kanatlardaki yapısal unsurlara dayanmasıdır. Ortak yazar Hamed Rajabi sonuç olarak, “Biyolojiden elde edilen bu tür bulgular, aşırı veya öngörülemeyen durumlara bağımsız olarak uyum sağlayan teknik sistemler inşa etmemize yardımcı olabilir – örneğin, uzay görevleri gibi insanların aktif olarak müdahale edemediği ortamlarda,” diyor.

Kaynak: Christian-Albrechts-Universität zu Kiel




Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir