Naukowcy z uniwersytetu Harvard, stworzyli sztuczną skórę rekina używając skanowania i drukowania 3D, przy czym odkryli, że taka struktura może zwiększyć prędkość rekina o 6,6%.

dlaczego rekiny plywaja tak szybko-1

Przyglądając się z bliska rekinom, może zobaczyć, że ich skóra pokryta jest milionami mikroskopijnych wyrostków trochę przypominających zęby. Wyrostki zaburzają przepływ wody nad powierzchnią zwierzęcia, redukując opór jaki stawia i pozwala im płynąć szybciej.

Naukowcy nie wiedzą dokładnie jak to się dzieje. Jak wyjaśnia George Lauder z Harvardu „Nie można modyfikować prawdziwej skóry rekina”, więc zespół uniwersytecki postanowił stworzyć sztuczną.

Po odnalezieniu rekina ostronosego na lokalnym rynku rybnym, naukowcy wzięli skaner 3D wysokiej rozdzielczości i skupili się na jednym wyrostku na powierzchni mającym tylko 0,15 mm długości. Następnie zbudowali na jego podstawie szczegółowy model 3D struktury skóry rekina, składającej się z tysięcy takich elementów.

dlaczego rekiny plywaja tak szybko-2

Kolejnym krokiem było skonstruowanie skóry, po rozważeniu wielu rozwiązań naukowcy zdecydowali, że jedynym wyjściem umieszczenia twardych ząbków na elastycznym podłożu będzie druk 3D. Jednak jak się później okazało, łatwiej to było powiedzieć niż zrobić.

„Musieliśmy wydrukować całą strukturę z wielu materiałów, a wyrostki osadzone są w błonie i nakładają się na siebie, co było wyzwaniem dla druku 3D” mówi Lauder

Po roku testowania różnych materiałów, technik drukowania, powiększania ząbków i ich rozstawu, naukowcy stworzyli próbki z wyrostkami osadzone w elastycznym podłożu. Ze względu na ograniczenia drukarki 3D, sztuczne wyrostki są około 10 razy większe niż te na rzeczywistej skórze ostronosa.

Obraz ze skaningowego mikroskopu elektronowego SEM, zakrzywionej powierzchni z tysiącami wyrostków bardzo ucieszył naukowców, a wygląda naprawdę nieźle!

dlaczego rekiny plywaja tak szybko-3

Do czego tak naprawdę przydadzą się funkcje sztucznej skóry ?

Zespół osadził wydrukowaną sztuczną skórę na folii elastycznej, która może się swobodnie wyginać przez co, można sprawdzić jaki wpływ mają wypustki na zachowanie ryby w wodzie.

Naukowcy byli pod wrażeniem, jak zobaczyli, że folia ze sztuczną skórą zmniejsza opór o 8,7 % w najniższych prędkościach przepływu, a na najwyższych aż o 15 %. Jednak, kiedy zespół prowadził folię w ruchy falujące imitujące ruch ryby, skóra rekina poprawiła prędkość pływania o 6,6%, z wykorzystaniem o 5,9 % mniej energii.

Następnym etapem jest sprawdzenie, jaki wpływ na wydajność pływania, ma rozmieszczenie wypustek na skórze. Naukowiec myśli, że kostiumy pływackie niedługo będą wyposażone w podobną strukturę.

Natura dostosowując się do otaczającego świata i środowiska, potrafi wytworzyć niesamowite rzeczy.

źródło: www.bbc.com