2023 Avtor: Sophia Otis | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-05-21 01:53
Rastlina mimoza, ki zloži svoje liste, ko se jih dotaknejo, navdihuje nov razred prilagodljivih struktur, zasnovanih tako, da se zvijajo, upogibajo, utrdijo in celo zdravijo. Raziskovalci Univerze v Michiganu vodijo njihov razvoj.
Profesor strojništva Kon-Well Wang je 19. februarja predstavil zadnje delo ekipe na letnem srečanju Ameriškega združenja za napredek znanosti 2011 v Washingtonu D. C. Wang je Stephan P. Timoshenko univerzitetni profesor strojništva in predsednik Oddelek za strojništvo.
"To se precej razlikuje od drugih tradicionalnih pristopov prilagodljivih materialov," je dejal Wang. "Na splošno ljudje uporabljajo trdne materiale za izdelavo prilagodljivih struktur. To je res edinstven koncept, ki ga navdihuje biologija."
Raziskovalci na U-M in Penn State University preučujejo, kako lahko rastline, kot je mimoza, spremenijo obliko, in si prizadevajo ponoviti mehanizme v umetnih celicah. Danes so njihove umetne celice velikosti dlani in večje. Vendar jih poskušajo zmanjšati tako, da jih zgradijo z mikrostrukturami in nanovlakni. Raziskujejo tudi, kako ponoviti mehanizme, s katerimi se rastline zdravijo.
"Vse želimo združiti, da ustvarimo hipercelične strukture s cirkulacijskimi mrežami," je dejal Wang.
Mimoza je med rastlinskimi sortami, ki kažejo specializirane "nastične gibe", velike premike, ki jih lahko vidite v realnem času s prostim očesom, je povedal Erik Nielsen, docent na Oddelku za molekularno, celično in razvojno biologijo U-M..
Fenomen omogoča osmoza, pretok vode v in iz rastlinskih celic. Sprožilci, kot je dotik, povzročijo, da voda zapusti določene rastlinske celice in jih uniči. Voda vstopi v druge celice in jih razširi. Ti mikroskopski premiki omogočajo rastlinam, da se premikajo in spreminjajo obliko v večjem obsegu.
To je hidravlika, pravijo raziskovalci.
"Vemo, da se rastline lahko deformirajo z velikim aktiviranjem zaradi tega črpalnega delovanja," je dejal Wang. "Ta in številne druge značilnosti rastlinskih celic in celičnih sten so nas navdihnile, da sprožimo ideje, ki bi lahko hkrati uresničile številne lastnosti, ki jih želimo doseči za prilagodljive strukture."
Nielsen verjame, da so nastični gibi lahko dober kraj za začetek poskusov ponovitve gibov rastlin, ker ne zahtevajo nove rasti ali reorganizacije celic.
"Ti hitri, nastični gibi temeljijo na celicah in tkivih, ki so že tam," je dejal Nielsen."Rastlina med rastjo zlahka zgradi nove celice in tkiva, vendar ni tako enostavno izdelati predmeta ali stroja, da bi popolnoma spremenil način njegove organizacije. Upamo, da nas lahko preučevanje teh gibov informira o tem, kako narediti učinkovite prilagodljive materiale, ki pokazati nekaj istih vrst fleksibilnosti, kot jih vidimo v bioloških sistemih."
Ko bo ta tehnologija dozorela, je Wang dejal, da bi lahko robotom, ki spreminjajo obliko, kot so slonove surle ali kače, omogočili manevriranje pod mostom ali skozi predor, nato pa postanejo togi, da bi zgrabili nekaj. To bi lahko vodilo tudi do preoblikovanja kril, ki bi letalom omogočila, da se obnašajo bolj kot ptice, spreminjajo obliko in togost svojih kril kot odziv na okolje ali nalogo.
