Vědci se rozhodli rozklíčovat, jak se zmiňovanému brouku s latinským názvem Nosoderma diabolicum podařilo vyvinout tak nezničitelný exoskeleton. Pokud by se podařilo materiál napodobit, mohl by přinést revoluci například v rámci leteckého průmyslu.
Studie prováděná techniky z University of California v Irvine ve spolupráci s kolegy z Purdue University v Indianě vysvětluje, jak to brouk s druhovým jménem „ďábelský“ vlastně dělá. Tajemství jeho nezničitelnosti spočívá v jeho krovkách, ty jsou spojeny srůstem, který připomíná chirurgický šev. U většiny brouků jsou krovky zpevněné destičky, které kryjí a chrání křídla před zničením. Krovky jsou ve skutečnosti v průběhu evoluce přeměněný první pár křídel, který si například u blanokřídlých (tj. včel a vos) zachoval svoji funkci. U jiných zástupců hmyzí rodiny mohou být přeměněny na tzv. kyvadélka, která pomáhají mouchám s vyvažováním při jejich bleskurychlých manévrech nebo mohou zastávat funkci ochrannou jako právě u brouků.
Brouk Nosoderma diabolicum však křídla nemá vůbec, místo toho jsou oba páry křídel součástí důmyslné struktury, která rovnoměrně rozkládá sílu působící na brouka na různé části těla. Celý exoskeleton funguje jako velice komplexní pružina a jeho jednotlivé komponenty jsou spojeny kloubními zámečky, které při řezu vypadají jako zapadající dílky puzzle.
Tým pod vedením profesora Davida Kisailuse nejprve testoval, co všechno exoskeleton vydrží a z jakých součástek je složen. Při testování pevnosti v lisu vědci zjsitili, že brouk vydrží sílu o velikosti zhruba 150 newtonů, což představuje váhu 39 000krát větší než je váha samotného brouka. Naproti tomu ostatní jeho broučí kolegové vydží ani ne polovinu takové síly a poté co jim cerebrálním ganglionem proběhne poslední jedna či dvě myšlenky jsou nenávratně konvertováni do 2D. Z čeho je vnější kostra brouka složena, vědci zjistili až pomocí CT skenů jeho těla.
Spolupracující laboratoř pod vedením profesora Pabla Zavattieriho pokračovala ve studiu prostřednictvím počítačových simulací a tisknutí 3D modelů, které měly vědcům pomoct pochopit, jak jednotlivé dílky skládačky chrání brouka před rozmáčknutím.
Jejich snaha pak přinesla zjištění, že ve chvíli, kdy na brouka začne působit nějaká síla, pomáhá mu jeho oblek hned dvěma způsoby. Nejprve se jednotlivé části jeho brnění zamknou stejně jako puzzle, aby nedošlo k jejich rozpojení, ale když hrozí nejhorší, kontrolovaně se rozpojí, aby předešly prasknutí exoskeletonu v místech, kde je nejslabší, což by bylo fatální.
To, jak se exoskeleton tohoto „ďábelského“ brouka kontrolovaně deformuje, přivedlo vědce na nápad, jak tyto poznatky využít ve strojním průmyslu. Spojování materiálů po vzoru tohoto brouka jednak šetří váhu, ale také vede k tomu, že případná únava materiálu bude mít předem předvídaný následek a bude snažší se s ní potýkat.
Původní text:
Purdue News Service
Fotografie a video:
Purdue News Service
Vstup do diskuze