Νέα 3D εκτυπωμένα πανίσχυρα υλικά, εμπνευσμένα από το αποτελεσματικό «όπλο» της γαρίδας Mantis

/, Υλικά & Νήματα (Filaments)/Νέα 3D εκτυπωμένα πανίσχυρα υλικά, εμπνευσμένα από το αποτελεσματικό «όπλο» της γαρίδας Mantis

Νέα 3D εκτυπωμένα πανίσχυρα υλικά, εμπνευσμένα από το αποτελεσματικό «όπλο» της γαρίδας Mantis

Όταν ο άνθρωπος αναζητά τρόπους για να εφεύρει καινούργια ή να ενισχύσει τα ήδη υπάρχοντα υλικά 3D εκτύπωσης, δεν υπάρχει καλύτερο μέρος από την ίδια τη φύση για να εμπνευστεί και να αντλήσει την κινητήρια δύναμη της έρευνάς του. Σε πολλές περιπτώσεις οι ίδιοι οι ερευνητές έχουν μείνει στην κυριολεξία με το στόμα ανοιχτό, από την τελειότητα και την απίστευτη αποτελεσματικότητα των μηχανισμών που έχει χαρίσει απλόχερα η φύση σε διάφορα πλάσματα, σε κάθε μήκος και πλάτος του πλανήτη. Το μόνο που μένει είναι να τα μελετήσουμε εξονυχιστικά και να «αντιγράψουμε» κατά μία έννοια τους εκπληκτικούς αυτούς φυσικούς μηχανισμούς. Έτσι ακριβώς έπραξαν ερευνητές του Πανεπιστημίου Purdue στην Πολιτεία της Ιντιάνα των Η.Π.Α. Πριν από περίπου δύο χρόνια, δημοσίευσαν μια έρευνα που αναφερόταν στη χρήση της τεχνολογία της 3D εκτύπωσης για την ανάπτυξη νέων, εξαιρετικά ισχυρών υλικών.

Νέα 3D εκτυπωμένα πανίσχυρα υλικά, εμπνευσμένα από το αποτελεσματικό «όπλο» της γαρίδας Mantis 3d printed composite materials inspired mantis shrimp powerful club appendage 1

Πηγή της έμπνευσής τους αποτέλεσε η εντυπωσιακή πολύχρωμη γαρίδα Mantis και πιο συγκεκριμένα, η ικανότητά της να εξαπολύει τις «γροθιές» της με τρομακτική ταχύτητα και δύναμη, χωρίς να υποστεί την παραμικρή βλάβη στο σώμα και τα άκρα της. Οι ερευνητές σε μια πιο πρόσφατη μελέτη συνεργάστηκαν με το Πανεπιστήμιο Riverside της Καλιφόρνιας για να εντρυφήσουν και να κατανοήσουν καλύτερα αυτόν τον αξιοζήλευτο μηχανισμό. Ο βασικός λόγος που η συγκεκριμένη γαρίδα ξεχωρίζει είναι ότι μπορεί πραγματικά να συνθλίψει το «θωρακισμένο» εξωτερικό μέρος τους σώματος διάφορων αρθρόποδων, όπως είναι τα καβούρια. Κάτι το οποίο απαιτεί απίστευτη δύναμη, καθώς διαθέτουν ένα πανίσχυρο «εξωσκελετό» και είναι επίσης γνωστά για την αντοχή τους στις διάφορες βλάβες και τις άριστες μηχανικές ιδιότητες του σώματός τους.

Νέα 3D εκτυπωμένα πανίσχυρα υλικά, εμπνευσμένα από το αποτελεσματικό «όπλο» της γαρίδας Mantis 3d printed composite materials inspired mantis shrimp powerful club appendage 2

Οι μελέτες και τα πειράματα των ερευνητών έδειξαν πως οι «γροθιές» της γαρίδας Mantis μπορούν να εξαπολύσουν την καταστροφική τους δύναμη με ταχύτητα που αγγίζει την αντίστοιχη της σφαίρας ενός όπλου διαμετρήματος των 22 χιλιοστών. Το μυστικό πίσω από την ανθεκτικότητα του μηχανισμού είναι κάποιες «ρωγμές» στη συνέχεια του σκελετού, οι οποίες λειτουργούν ενισχυτικά και ταυτόχρονα ανάστροφα σε συνάρτηση με την κινητήρια δύναμη του άκρου στο σώμα της γαρίδας που είναι υπεύθυνο για την πρόκληση της αστραπιαίας «γροθιάς». Αυτός ο περίπλοκος φυσικός μηχανισμός δημιουργεί τη στιγμιαία εκτίναξη, λειτουργώντας όμως προστατευτικά για το συγκεκριμένο άκρο, διότι σε διαφορετική περίπτωση οι συνέπειες της πρόσκρουσης θα ήταν καταστροφικές για το συμπαθητικό πολύχρωμο καρνινοειδές.

Νέα 3D εκτυπωμένα πανίσχυρα υλικά, εμπνευσμένα από το αποτελεσματικό «όπλο» της γαρίδας Mantis 3d printed composite materials inspired mantis shrimp powerful club appendage 3

Οι ερευνητές δημιούργησαν και δοκίμασαν την αντοχή 3D εκτυπωμένων σύνθετων υλικών που σχεδιάστηκαν ακριβώς με βάση την παραπάνω μελέτη, αναλύοντας τη συμπεριφορά της γαρίδας Mantis. Στη συνέχεια κατέγραψαν τον ρόλο και τη λειτουργία των «ρωγμών» με κάμερες και τεχνικές συσχέτισης ψηφιακών εικόνων για να αξιολογήσουν την ενδεχόμενη παραμόρφωση του υλικού. Τα αποτελέσματα ήταν άκρως ενθαρρυντικά και ώθησαν τους ερευνητές σε περαιτέρω μελέτη. Με βάση τα λεγόμενά τους, τα ευρήματα θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην ανάπτυξη ελαφρύτερων, ισχυρότερων και πιο δύσκαμπτων υλικών που θα μπορούσαν κάλλιστα να βρουν εφαρμογή στην αεροδιαστημική, την αυτοκινητοβιομηχανία και τον αθλητισμό.

 

Τεχνολόγος - Ερευνητής, Αρθρογράφος