Bild: Brian Fagan/Flickr Creative Commons
Der häufigste Marienkäfer ist leicht zu erkennen durch Ihre Unterschrift rot und schwarz gefleckter Schale. Aber als Forscher an der Universität von Tokyo verwendete einen kreativen trick, um seine Panzer transparent, offenbart Insekt Flügel Geheimnisse, die möglichen Auswirkungen auf die Entwicklung der Robotik, Satelliten-Antennen, und die mikroskopische medizinische Instrumente—vielleicht sogar ein re-imagining der Klappmechanismus, der Ihren Regenschirm.
In einem Papier veröffentlicht in dieser Woche in Proceedings of the National Academy of Sciences, Kazuya Saito, Assistant Professor an der University of Tokyo Institute of Industrial Science, wollte genau herauszufinden, wie die Marienkäfer passen könnte seine Flügel, welche viel länger als der rest seines Körpers unter seinen unverwechselbaren shell. Nicht nur aus reiner Neugier, obwohl.
“Meine wichtigste Zweck der Forschung ist die Entwicklung neuer Raum einsetzbaren Strukturen wie solar array Paddel und Antenne reflektoren, so bin ich daran interessiert, alle Insekten, die faltbare Flügel”, Saito sagte Gizmodo in einer E-Mail. “Im Vergleich mit anderen Käfer, Marienkäfer sind sehr gut im Fliegen und nehmen Häufig ab. Ich dachte, Ihre Flügel transformation-Systeme sind hervorragend und haben großes Potenzial für die Technik.”
“Käfer-Flügel-Falt-hat das potential, die umbrella-Konstruktion, die im wesentlichen unverändert seit mehr als 1000 Jahren.”
Weiter zu erkunden, das Potenzial, mussten die Forscher eine neue Sicht auf die zusammengelegten Flügel, die in der Regel versteckt unter der Marienkäfer markante rote und schwarze Schale, genannt die Flügeldecken. Saito und sein team versucht eine Reihe von verschiedenen Techniken auf peek Vergangenheit der Marienkäfer ist elytrons (die beiden Hemisphären der Flügeldecken) zu entdecken, die Flügel darunter.
“Zuerst, ich habe versucht, ein 3D-Drucker für die Herstellung eines künstlichen Flügel, aber fand es schwierig, eine dünne elytron mit genug Transparenz”, sagte Saito. Die Forscher verwendeten high-speed-Aufnahmen auf Datensatz ein Marienkäfer einfahren mit den Flügeln, aber das war noch nicht genug.
Es war das team Sekretärin, empfohlen, Sie versuchen, ein UV-härtendes Harz, die normalerweise verwendet in der nail art zu bauen, und Transplantation eine klare Ersatz für die stark, aber flexibel elytron. Die Forscher hatten eigentlich um Ihre nail-art-elytron von hand, Gießen Sie es in eine teeny-winzigen Silikon-Abdruck der Schale, bevor Sie es zum Käfer. Das Harz-basierten elytron war durchsichtig und gab den Forschern ein Fenster in die Marienkäfer-mechanik.
Was Sie fanden, war ziemlich unglaublich. Unter Verwendung der Mikro-Computertomographie (CT-scan), entdeckten Sie, dass die Flügel hatten Biege-Punkte, verwendet einen ähnlichen Mechanismus wie eine gebogene Maßband. Wie ein gefaltetes Band Messen Federn öffnen, Marienkäfer gespeicherte Energie in den Venen, die entlang der Oberfläche der Flügel, um Sie zu verlängern, wenn Sie die Flucht ergreifen.
“Trotz der komplexen Umwandlung Funktion, den Flügel-Rahmen hat keine gemeinsame”, schrieb Saito. “In der Regel, transformierbare Strukturen erfordern eine Menge Teile, einschließlich der Gelenke und starre Teile. Marienkäfer effektiv zu nutzen, die Flexibilität und das elastische Verhalten in den Strukturen und erreichen eine komplexe transformation von sehr einfachen Strukturen.”
Diese Ergebnisse könnten Anwendungen in Technologien wie faltbare Flügel von micro air vehicles, sagte er. Saito Noten gibt es viele Möglichkeiten, um Falten-Struktur in einer mehr kompakten form, aber Marienkäfer Flügel kann “verleihen hohe Steifigkeit und Festigkeit in einer entfalteten Form, das verträgt hohe Frequenz mit den Flügeln zu schlagen.”
Die Forscher konnten nicht dachte, dieses heraus, ohne das transplantierte Flügeldecken, als die Flügel-decken eine große Rolle spielt, wie die Flügel bedienen. Den Rand und die Unterseite der Flügeldecken guide die Falt-Flügel in Form während des Rückzuges während der bug ist zu Fuß rund um. Saito war überrascht, dass die künstliche, transparente Schale gearbeitet, ebenso wie Sie es Tat.
Saito hofft, zu halten, zu untersuchen, wie kleine Insekten, Falten Ihre Flügel und Umsetzung solcher Erkenntnisse in technische Lösungen für Roboter und Satelliten. Aber er sieht auch ein etwas langweiliger Anwendung auf dem Horizont, dass jeder, der das verfangen im Regen mit einem kaputten Regenschirm kann zu schätzen wissen.
“Näher an zu Hause, Sonnenschirme sind auch interessante Ziele,” Saito sagte, zum Ende seiner E-Mail. “Ich habe keine konkrete design-Bild, aber glauben Sie, dass Käfer-Flügel-Falt-hat das potential, die umbrella-Konstruktion, die im wesentlichen unverändert seit mehr als 1000 Jahren.”
[PNAS]
Bryson ist ein freiberuflicher Geschichtenerzähler, der will, um zu erforschen das Universum mit Ihnen.