torstai 24. huhtikuuta 2014

Sirkkaäyriäisen nuija päihittää lentokoneet


Sirkkaäyriäisen nyrkinkaltaisen nuijan inspiroimina on Kalifornian yliopiston johtama tutkijaryhmä suunnitellut uuden komposiittimateriaalin, joka on lujempi kuin nykyiset lentokoneissa käytetyt komposiittimateriaalit. Tutkimusraportti on julkaistu Acta Biomaterialia-verkkojulkaisussa.

Sirkkaäyriäisen nuijan kiertyvä kerrosrakenne. (Kuva: Kalifornian yliopisto, Riverside)

"Mitä enemmän me tutkimme tämän pienen äyriäisen nuijaa, sitä vakuuttuneimmiksi me tulemme siitä, että sen rakenne voi auttaa meitä kehittämään monenlaisia teknisiä rakenneratkaisuja," tutkija David Kisailus toteaa.

Riikinkukkosirkkaäyriäinen (Peacock mantis shrimp [Stomatopod]) on sateenkaarenvärinen 8 - 15 cm pituinen äyriäinen, jonka nyrkinkaltainen nuija kiihtyy vedessä nopeammin kuin 22-kaliberisen aseen luoti. Otus käyttää nuijaa saalistamiseen ja vaikka se tekee sillä tuhansia iskuja, niin se kestää hajoamatta. Tämän vuoksi tutkijat kiinnostuivat nuijan rakenteesta.

Sirkkaäyriäisen nuijan iskun voimakkuus on yli 1000 kertaa eläimen paino. Lisäksi nuijan kiihtyvyys on niin suuri, että se synnyttää vedessä kavitaation eli voimakkaan painevaihtelun vuoksi vesi kiehuu synnyttäen kavitaatiokuplan, jotka räjähdysmäisesti romahtaa kasaan vahvistaen nuijan antamaa iskua. Suurella nopeudella veden alla liikkuvan objektin ympärille muodostuva vesihöyryn täyttämä kavitaatiokupla vähentää myös liikekitkan lähes olemattomiin. Tätä ilmiötä kutsutaan superkavitaatioksi.

[Rakkikoirulin huomautus: Mutta onko äyriäissirkan tapauksessa kysymys superkavitaatiosta, on vähän epäselvää? Joka tapauksessa näyttää siltä, että äyriäissirkka on käyttänyt jo 400 (kehitysopillista) miljoonaa vuotta sitten tekniikkaa, joka on vasta hiljattain saatu aikaiseksi insinöörien toimesta.]

Tutkijat ovat havainneet, että äyriäissirkan nuija koostuu kiertyvästä kerrosrakenteesta, jossa alekkaiset kerrokset kiertyvät hiukan toistensa suhteen. Rakenne sisältää useita täysiä (360-asteen) kierroksia. Lujuustestit osoittivat, että äyriäissirkan nuijan rakenne oli lujempi kuin nykyiset lentokonekomposiitit, joissa kerrosten väliset kiertymäkulmat ovat perinteisesti olleet 0, -45, 45 ja 90 astetta.

"Eliömaailman ällistyttävä monimuotoisuus voi tarjota meille uusia suunnitteluvihjeitä seuraavan sukupolven keveiden huippumateriaalien valmistamiseksi," David Kisailus kertoo.

Kisailusin toteamus kertoo kaiken olennaisen. Luonnossa on todella hyvää suunnittelua.

Häkellyttävän kaunis äyriäissirkka murskaa nuijallaan helposti liian lähelle eksyneen ihmisen sormen. (Kuva: Wikipedia)

Äyriäissirkasta kerrotaan myös täällä. No niin, äyriäiset ja sirkat menivät vähän sekaisin, mutta karvakuono tykkää (eli fanittaa) enemmän äyriäissirkka-suomennosta/sanaa.


Lähde:

http://ucrtoday.ucr.edu/21670

Ei kommentteja:

Lähetä kommentti