Billede: Brian Fagan/Flickr Creative Commons
Den almindelige mariehøne er let genkendes af sin underskrift rød og sort spottet shell. Men da forskere ved University of Tokyo har brugt en kreativ trick til at gøre dens rygskjold gennemsigtig, det afsløret, insekt fløj hemmeligheder, der kan påvirke udviklingen af robotteknologi, satellit-antenner, og mikroskopiske medicinske instrumenter—måske endda en gendigtning af folde-mekanisme af din paraply.
I en artikel offentliggjort i denne uge i Proceedings of the National Academy of Sciences, opretholde dem Saito, Assistant Professor ved University of Tokyo Institute of Industrial Science, ønskede at finde ud af præcis hvordan mariehøne kunne passe sine vinger, som er meget længere end resten af kroppen, under sin karakteristiske shell. Ikke bare ud af ren og skær nysgerrighed, selv om.
“Min forskning har til formål at udvikle nye plads deployerbare strukturer såsom solar array paddles og antennereflektorer, så jeg er interesseret i alle insekter, som har sammenfoldelige vinger,” Saito fortalte Gizmodo i en e-mail. “Sammenlignet med andre biller, mariehøns er meget god til at flyve, og ofte take off. Jeg troede, deres fløj transformation systemer er fremragende og har stort potentiale for engineering”.
“Beetle fløj folde har potentiale til at ændre den paraply design, der har været stort set uændret i mere end 1000 år.”
For yderligere at udforske det potentiale, forskerne havde brug for en ny opfattelse af det sammenfoldede vinge, som normalt er skjult under mariehøne er karakteristisk rød og sort shell, kaldet elytra. Saito og hans team har forsøgt en række forskellige teknikker til at kigge forbi mariehøne er elytrons (de to halvdele af elytra) at afdække vinger nedenunder.
“Ved første, jeg prøvede at bruge en 3D-printer til at lave en kunstig fløj, men fandt, at det var svært at lave en tynd elytron med nok åbenhed,” sagde Saito. Forskerne også brugt high speed optagelser til at optage en mariehøne, at trække sine vinger, men det var stadig ikke nok.
Det var holdets sekretær, der anbefalede, at de forsøger et UV-hærdet harpiks, der normalt anvendes i nail art, til at konstruere og transplantation en klar afløser for stærk, men fleksibel elytron. Forskerne rent faktisk havde at gøre deres nail art elytron i hånden, forme det i en teeny-tiny silicium indtryk af skallen, før du tilføjer det til beetle. Den harpiks-baseret elytron var gennemsigtig og gav forskerne et vindue ind i en mariehøne ‘ s mekanik.
Hvad de fandt var ret utroligt. Ved hjælp af micro computertomografi (CT-scanning), opdagede de, at de havde vinger bøjning punkter, der har brugt en lignende mekanisme som en buet målebånd. Ligesom en foldet målebånd fjedre åben, mariehøns bruge lagret energi, der findes i årer langs overfladen af vingen til at udvide dem, når de tager en flyvning.
“På trods af den komplekse omdanne funktion, den fløj ramme ikke har nogen fælles,” skrev Saito. “Normalt, omstilles strukturer, der kræver en masse dele, herunder led og stive dele. Mariehøns effektivt at bruge fleksibilitet og elastisk adfærd i de strukturer, og opnå en kompleks transformation af meget simple konstruktioner.”
Disse resultater kunne være programmer i teknologier som foldbare vinger af mikro-luft-fartøjer”, siger han. Saito noterer sig, at der er mange måder at folde en struktur til en mere kompakt form, men mariehøne vinger kan “giver høj stivhed og styrke i en udfoldet form, der kan tåle høj frekvens fløj flagrende.”
Forskerne kunne ikke have regnet det ud, uden at de transplanterede elytra, som vinge-dækker spiller en stor rolle, hvordan vingerne fungere. Kanten og indersider af elytra guide folde fløj i form under udkørsel, mens den fejl er at gå rundt. Saito var overrasket over, at den kunstige, gennemsigtig skal fungeret så godt, som det gjorde.
Saito håber at holde undersøge, hvordan små insekter folde deres vinger, og omsætte disse resultater til tekniske løsninger for robotter, satellitter. Men han ser også en noget mere jordnære anvendelse på den horisont, der nogen, der har fået fanget i regnen med en ødelagt paraply kan sætte pris på.
“Tættere til hjem, parasoller er også interessant mål,” Saito sagde, indpakning op i hans e-mail. “Jeg har ingen konkrete design billede, men mener, at beetle fløj folde har potentiale til at ændre den paraply design, der har været stort set uændret i mere end 1000 år.”
[PNAS]
Bryson er en freelance historiefortæller, der ønsker at udforske universet med dig.