Borbála, Barbara, János2020. december 04., péntek
Tudomány

Ez a bogár szinte mindent túlél, a mérnökök örömére

National Geographic Magyarország

Mérnökök vizsgálták a bogár különleges tulajdonságait és igyekeztek eltanulni a természet megoldásait.

Forrás: iNaturalist

Az ördögi páncélos bogár, vagyis a Phloeodes diabolicus a saját tömegénél legalább 39 ezerszer nagyobb tömeg nyomását is elviseli, mielőtt megsérülne és összetörne a szárnyfedője.

Egy amerikai-japán kutatócsoport munkája kapcsán számolt be, a valóban szinte ördögi képességekkel rendelkező bogár vizsgálatáról a Purdue Egyetem, a bogár ugyanis új anyagok és mérnöki megoldások kifejlesztését inspirálja. Az új anyagok rugalmasak és kemények is lesznek egyidejűleg, és például hosszabb élettartamú repülőgép-gázturbinák készülhetnek majd belőle. A kutatás eredménye a Nature hasábjain látott napvilágot.

Alapesetben egy bogár szárnyfedői az alatta összehajtogatva megbúvó szárnyakat védik, azonban az USA nyugati partvidékén honos Phloeodes diabolicus nem tud repülni, ezért menekülés helyett más módon védekezik a rátámadó ragadozók ellen. Az állat gombákkal táplálkozik és külsőre fakéregre vagy kődarabra hasonlít, veszély esetén halottnak tetteti magát. Emellett azonban elképesztően ellenálló is a ragadozók harapásával szemben, sőt, még azt s túléli, ha autóval áthajtanak rajta.

A bogár két szárnyfedőjének találkozásánál rejlik a rendkívüli ellenállóságának titka: a szárnyfedők különleges találkozási vonala teszi rugalmassá a szerkezetet. A két szárnyfedő a kirakós játék szomszédos darabjaihoz hasonlóan kapcsolódik össze, ráadásul a kapcsolódó felületek nem egyetlen darabból, hanem vékony rétegek sokaságából (mint egy rétegelt lemez) épülnek fel.
Amikor nyomás nehezedik a bogárra, a különleges felépítésű szerkezet segítségével a nyomás a teljes testen eloszlik, s nem koncentrálódik egy helyre (amely általában a bogár nyaka), ennek köszönhető, hogy nem zúzódik össze a nyomás hatására. A kapcsolódási vonal mentén a szárnyfedő belső rétegei először egymástól távolodnak el, ez igen sok nyúlási lehetőséggel jár, majd, amikor már túl nagy a terhelés, csak akkor szakad szét a kirakós két szomszédos elemét utánzó kapcsolat.

A szárnyfedők találkozása a kirakós jellegű kapcsolódással.
Forrás: Purdue University

 

A Purdue Egyetem szakemberei 3 dimenziós számítógépes modellt és 3D nyomtatott „bogarat” is készítettek a vizsgálatokhoz, s ezekkel pontosan kimérték, hogy miként reagálnak ezek a találkozási vonalak a nyomásra. A rugalmas nyúlásnak köszönhetően a speciális szárnyfedő rengeteg plusz időt nyújt a menekülésre. Az egyelőre nem ismert, hogy a bogár miként „gyógyul fel” egy autóbalesetből, ám ettől függetlenül is rengeteg emberi, mérnöki problémára jelent kiváló megoldást az általa használt mechanizmus.

A szerkezetnek először a rétegei távolodnak el egymástól, vagyis rugalmasan nyúlik, és nem törik terhelés hatására.
Forrás: Purdue University /Maryam Hosseini

 

„Különleges kihívás a mérnökök számára, hogy két anyagot összekapcsoljanak anélkül, hogy azok terhelhetősége csökkenne ezzel” – mondta David Restrepo, a Texasi Egyetem adjunktusa, a kutatás egyik résztvevője.
A repülők gázturbináiban például a fémek és kompozit anyagok mechanikus rögzítő elemek segítségével kapcsolhatók egybe, azonban ezek az elemek plusz tömeget és sérülési lehetőséget rejtenek magukban. „Épp ezért ezek a rögzítők nemcsak rontják a működés hatásfokát, hanem rendszeresen cserélni is kell őket. Azonban a páncélos bogár által használt módszerrel tartósabb kapcsolódást érhetünk el, és ráadásul megjósolható, hogy hol következnek be a mechanikai hibák” – tette hozzá Maryam Hosseini, aki még doktoranduszként dolgozott a kutatócsoporttal.
A Kaliforniai Egyetem (Irvine) kutatói, akik szintén részt vettek a vizsgálatokban, olyan szénszálas kompozit rögzítő elemet készítettek, amely a páncélos bogártól ellesett trükkön alapul. A Purdue Egyetem kutatói terheléses vizsgálat alá vették ezt az elemet, és ebből kiderült, hogy ez ugyanolyan erősen tart, mint a hagyományosak, azonban jóval ellenállóbb.

„A kutatás rávilágított arra, hogy áttérhetünk az erős, ám törékeny anyagok használatáról az erős, és rugalmas, az energiát elnyelő anyagokéra. A természet ezt hozta létre a páncélos bogár esetében” – tette hozzá Pablo Zavattieri professzor, a kutatás egyik vezetője.

Hozzászólások

Rég elpusztult csillagokra bukkantak

Rég elpusztult csillagokra bukkantak

Nagyon ősi szupernóvák maradványait észlelték, a szakértők szerint a ritka környezet segíthette az objektumok fennmaradását.

Az egyik legfontosabb idegtudományi díj 2020-as kitüntetettje: Buzsáki György

Az egyik legfontosabb idegtudományi díj 2020-as kitüntetettje: Buzsáki György

Buzsáki György agykutatót, a New York-i Egyetem Biggs-

Épül az ország legnagyobb közösségi asztrofotós távcsöve

Épül az ország legnagyobb közösségi asztrofotós távcsöve

A Pest megyei Sülysápon épül az ország első, nagy teljesítményű, asztrofotós célokat kiszolgáló csillagászati távcsöve.

Laboratóriumban előállított csirkehús

Laboratóriumban előállított csirkehús

Szingapúr a világon elsőként engedélyezte laboratóriumi körülmények között előállított csirkehús értékesítését - írja az MTI a BBC News cikke alapján.

Sikeresen landolt a kínai mintagyűjtő holdszonda

Sikeresen landolt a kínai mintagyűjtő holdszonda

A Csang'e 5 szonda hamarosan kőzetmintákkal térhet vissza a Holdról.

National Geographic 2020. novemberi címlap

Előfizetés

A nyomtatott magazinra,
12 hónapra

11 160 Ft

Korábbi számok

National Geographic 2010. januári címlapNational Geographic 2010. februári címlapNational Geographic 2010. márciusi címlapNational Geographic 2010. áprilisi címlapNational Geographic 2010. májusi címlapNational Geographic 2010. júniusi címlapNational Geographic 2010. júliusi címlapNational Geographic 2010. augusztusi címlapNational Geographic 2010. szeptemberi címlapNational Geographic 2010. októberi címlapNational Geographic 2010. novemberi címlapNational Geographic 2010. decemberi címlapNational Geographic 2011. januári címlapNational Geographic 2011. februári címlapNational Geographic 2011. márciusi címlapNational Geographic 2011. áprilisi címlapNational Geographic 2011. májusi címlapNational Geographic 2011. júniusi címlapNational Geographic 2011. júliusi címlapNational Geographic 2011. augusztusi címlapNational Geographic 2011. szeptemberi címlapNational Geographic 2011. októberi címlapNational Geographic 2011. novemberi címlapNational Geographic 2011. decemberi címlapNational Geographic 2012. januári címlapNational Geographic 2012. februári címlapNational Geographic 2012. márciusi címlapNational Geographic 2012. áprilisi címlapNational Geographic 2012. májusi címlapNational Geographic 2012. júniusi címlapNational Geographic 2012. júliusi címlapNational Geographic 2012. augusztusi címlapNational Geographic 2012. szeptemberi címlapNational Geographic 2012. októberi címlapNational Geographic 2012. novemberi címlapNational Geographic 2012. decemberi címlapNational Geographic 2013. januári címlapNational Geographic 2013. februári címlapNational Geographic 2013. márciusi címlapNational Geographic 2013. áprilisi címlapNational Geographic 2013. májusi címlapNational Geographic 2013. júniusi címlapNational Geographic 2013. júliusi címlapNational Geographic 2013. augusztusi címlapNational Geographic 2013. szeptemberi címlapNational Geographic 2013. októberi címlapNational Geographic 2013. novemberi címlapNational Geographic 2013. decemberi címlapNational Geographic 2014. januári címlapNational Geographic 2014. februári címlapNational Geographic 2014. márciusi címlapNational Geographic 2014. áprilisi címlapNational Geographic 2014. májusi címlapNational Geographic 2014. júniusi címlapNational Geographic 2014. júliusi címlapNational Geographic 2014. augusztusi címlapNational Geographic 2014. szeptemberi címlapNational Geographic 2014. októberi címlapNational Geographic 2014. novemberi címlapNational Geographic 2014. decemberi címlapNational Geographic 2015. januári címlapNational Geographic 2015. februári címlapNational Geographic 2015. márciusi címlapNational Geographic 2015. áprilisi címlapNational Geographic 2015. májusi címlapNational Geographic 2015. júniusi címlapNational Geographic 2015. júliusi címlapNational Geographic 2015. augusztusi címlapNational Geographic 2015. szeptemberi címlapNational Geographic 2015. októberi címlapNational Geographic 2015. novemberi címlapNational Geographic 2015. decemberi címlapNational Geographic 2016. januári címlapNational Geographic 2016. februári címlapNational Geographic 2016. márciusi címlapNational Geographic 2016. áprilisi címlapNational Geographic 2016. májusi címlapNational Geographic 2016. júniusi címlapNational Geographic 2016. júliusi címlapNational Geographic 2016. augusztusi címlapNational Geographic 2016. szeptemberi címlapNational Geographic 2016. októberi címlapNational Geographic 2016. novemberi címlapNational Geographic 2016. decemberi címlapNational Geographic 2017. januári címlapNational Geographic 2017. februári címlapNational Geographic 2017. márciusi címlapNational Geographic 2017. áprilisi címlapNational Geographic 2017. májusi címlapNational Geographic 2017. júniusi címlapNational Geographic 2017. júliusi címlapNational Geographic 2017. augusztusi címlapNational Geographic 2017. szeptemberi címlapNational Geographic 2017. októberi címlapNational Geographic 2017. novemberi címlapNational Geographic 2017. decemberi címlapNational Geographic 2018. januári címlapNational Geographic 2018. februári címlapNational Geographic 2018. márciusi címlapNational Geographic 2018. áprilisi címlapNational Geographic 2018. májusi címlapNational Geographic 2018. júniusi címlapNational Geographic 2018. júliusi címlapNational Geographic 2018. augusztusi címlapNational Geographic 2018. szeptemberi címlapNational Geographic 2018. októberi címlapNational Geographic 2018. novemberi címlapNational Geographic 2018. decemberi címlapNational Geographic 2019. januári címlapNational Geographic 2019. februári címlapNational Geographic 2019. márciusi címlapNational Geographic 2019. áprilisi címlapNational Geographic 2019. májusi címlapNational Geographic 2019. júniusi címlapNational Geographic 2019. júliusi címlapNational Geographic 2019. augusztusi címlapNational Geographic 2019. szeptemberi címlapNational Geographic 2019. októberi címlapNational Geographic 2019. novemberi címlapNational Geographic 2019. decemberi címlapNational Geographic 2020. januári címlapNational Geographic 2020. februári címlapNational Geographic 2020. márciusi címlapNational Geographic 2020. áprilisi címlapNational Geographic 2020. májusi címlapNational Geographic 2020. júniusi címlapNational Geographic 2020. júliusi címlapNational Geographic 2020. augusztusi címlapNational Geographic 2020. szeptemberi címlapNational Geographic 2020. októberi címlapNational Geographic 2020. novemberi címlap

Hírlevél feliratkozás

Kérjük, erősítsd meg a feliratkozásod az e-mailben kapott linkre kattintva!

Kövess minket