Kalifornijoje gyvenantis vadinamasis „velnio šarvuotis“ – mažas, maždaug 2 centimetrų ilgio vabalas – stebina tuo, kad gali atlaikyti net automobilio užvažiavimą. Mokslininkus labiausiai domina jo neįprastai tvirtas šarvas, kuris spaudimą ne tik išlaiko, bet ir „protingai“ paskirsto.
Šio vabalo (Phloeodes diabolicus) egzoskeleto sandara jau tapo įkvėpimu inžineriniams sprendimams – ypač ten, kur svarbus atsparumas pažeidimams ir patikimos jungtys. Apie tokius bandymus rašo „ZME Science“.
Vabalo šarvas išsiskiria tuo, kad jo dvi dalys sujungtos tarsi dėlionės detalės. Tokia „siūlės“ konstrukcija leidžia apkrovą paskirstyti tolygiau ir sumažina tikimybę, kad šarvas staiga sutrūks.
Dar svarbiau, kad esant dideliam slėgiui egzoskeletas geba kontroliuojamai deformuotis: vidiniai sluoksniai pamažu atsiskiria vienas nuo kito, sugėria energiją ir taip apsaugo nuo staigaus lūžio.
Įspūdingi matavimai ir palyginimai
2020 metais Kalifornijos universiteto Irvaine ir Purdue universiteto mokslininkų atliktas tyrimas parodė, kad vabalo egzoskeletas gali atlaikyti apie 150 niutonų jėgą. Tai prilyginta maždaug 40 tūkst. kartų didesnei apkrovai nei paties vabalo kūno masė.
Palyginimui, nurodoma, kad automobilio padangos užvažiavimas ant vabalo, kai jis yra ant gruntinės dangos, gali sukelti maždaug 100 niutonų apkrovą. Tai padeda paaiškinti, kodėl šis vabzdys turi realių šansų išgyventi situacijose, kurios daugumai kitų vabzdžių būtų mirtinos.
Purdue universiteto civilinės inžinerijos profesorius Pablo Zavattieri aiškino, kad „siūlė veikia panašiai kaip dėlionė“ – ji sujungia skirtingas egzoskeleto plokšteles vabalo pilvo dalyje po antsparniais.
Tyrėjai taip pat pabrėžė, kad šis itin atsparus šarvas sudarytas vien iš organinių medžiagų ir neturi mineralinių komponentų, kurie dažnai siejami su kietumu.
Kaip vabalo šarvas pritaikomas aviacijoje
Vabalo šarvo principai jau bandomi perkelti į praktinius inžinerinius sprendimus. 2020 metais sukurta anglies kompozito jungtis, įkvėpta vabzdžio egzoskeleto, buvo tokia pat tvirta kaip tradicinės aviacijoje naudojamos tvirtinimo detalės, bet geriau sugerdavo energiją.
Vėlesniame 2026 metų tyrime panašus metodas išbandytas taisant pažeistas kompozitines medžiagas, naudojamas aviacijoje. Skelbiama, kad tokios jungtys atlaikė 30,47 proc. didesnę maksimalią tempimo apkrovą nei tradicinės remonto konstrukcijos.
Vis dėlto mokslininkai pabrėžia, kad technologija dar nėra parengta tiesioginiam pritaikymui lėktuvuose. Nepaisant to, šie rezultatai rodo, kaip evoliucijos suformuoti apsaugos mechanizmai gali padėti kurti atsparesnes konstrukcijas ir remonto sprendimus.
Leave a Reply