Раскрыт секрет прочности волосков крапивы и комариных хоботков

17.06.2020

Ученые из Датского технического университета (DTU Physics) считают, что результаты исследования шипов можно будет использовать в биомиметике: в частности, при разработке новых инструментов и медицинского оборудования.

Специалисты неоднократно сталкивались с тем, что маленькие стеклянные пипетки, которые необходимы при заборе жидкости из растительных клеток, разрушаются при контакте с клеточной стенкой. Это настолько озадачивало исследователей, что они решили подробнее изучить растения, обладающие колючками, а также некоторых животных: например, кровососущих комаров или морских ежей.

Для этого был проведен эксперимент, невольными "участниками" которого стали более 200 видов различных растений и животных. При этом их шипы, жала и прочие заостренные части разных форм и размеров могли использоваться для множества целей: например, для прилипания к поверхности, приема пищи или защиты. Также в исследование включили искусственные острые предметы - гвозди, иглы для шприцев и копья длиной до шести метров - для поиска взаимосвязи между прочностью и эластичностью.

Исследование показало, что существует четкая корреляция между длиной иглы или жала и диаметром, как близко к кончику, так и в месте его прикрепления к "хозяину". Ученые раскрыли оптимальную стратегию проектирования, которая связывает длину, диаметр основания d0, модуль Юнга E и силу трения на единицу площади. И необходимая прочность, и эластичность кончика - будь то колючка крапивы или жало комара - может быть гарантирована. В то же время ясно, что острые предметы природного происхождения находятся на самом краю того, что физически возможно. При этом все природные проекты похожи, независимо от того, смотрим ли мы на наноразмерные пики вируса или на полутораметровый шип рыбы-меч.

Результаты открытия могут быть полезны в будущем при создании, к примеру, игл шприца для более оптимизированного распределения лекарства или гвоздей, чтобы снизить расход материала без потери для качества. При этом сами исследователи уже применили выведенную формулу: они перепроектировали стеклянные пипетки таким образом, чтобы те более не ломались во время экспериментов.

<< Назад: Плавучие космодромы SpaceX 17.06.2020

>> Вперед: SoC Snapdragon 690 16.06.2020

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Нанорешетка прочнее титана 13.02.2025

Создание легких и прочных материалов всегда было одной из ключевых задач для инженеров и ученых. Особенно актуальна эта проблема для аэрокосмической отрасли, где снижение веса конструкций может привести к значительной экономии топлива и повышению эффективности. Традиционные материалы, такие как алюминий и титан, обладают ограничениями, а углеродное волокно, хотя и является прорывным материалом, не всегда может обеспечить необходимые характеристики. И вот, исследователи из Университета Торонто представили революционный материал, который может кардинально изменить ситуацию. Ученые разработали уникальный материал, который сочетает в себе легкость и высочайшую прочность. Секрет этого достижения заключается в использовании наноструктурированных материалов, которые имитируют природные формы, такие как кости, ракушки или соты. Эти формы обеспечивают равномерное распределение нагрузки, предотвращая образование слабых мест, где может начаться разрушение. Для поиска оптимальных форм исслед ...>>

Отцовство меняет мозг 13.02.2025

Беременность - это удивительный период, полный перемен и адаптации, не только для будущей матери, но и для отца. Долгое время считалось, что изменения в мозгу происходят только у женщин, связанные с гормональными и физиологическими процессами вынашивания и рождения ребенка. Однако, новые исследования показывают, что мозг мужчины также претерпевает значительные трансформации в этот период, хотя и менее очевидные. Ученые выявили, что у мужчин, готовящихся стать отцами, увеличивается количество серого вещества в определенных областях мозга. Речь идет о зонах, которые отвечают за родительскую мотивацию, эмпатию и внимание. Эти изменения связаны с гормональной перестройкой организма мужчины, что способствует формированию тесной связи с ребенком еще до его рождения. Интересно, что подобные изменения наблюдаются и у женщин, но в их случае они более интенсивны и обусловлены физиологическими процессами беременности и родов. Эти трансформации в мозгу родителей являются результатом нейропла ...>>

Система помощи водителю God's Eye 12.02.2025

Китайская компания BYD представила свою новую усовершенствованную систему ADAS под названием "Глаз Бога" (God's Eye), которая обещает стать настоящим прорывом в области автомобильных технологий. Особенностью системы "Глаз Бога" является то, что компания BYD планирует оснащать ею все свои модели, даже самые доступные. Это может кардинально изменить ситуацию на рынке электромобилей, сделав передовые функции помощи водителю доступными для более широкого круга потребителей. Система "Глаз Бога" имеет три уровня, каждый из которых разработан для разных моделей автомобилей и ценовых категорий. Система начального уровня God's Eye C ориентирована на доступные автомобили BYD, включая хэтчбек Seagull, стоимость которого в Китае начинается от 69 800 юаней (примерно 8610 евро). Эта недорогая система использует кластер из трех камер, расположенных за лобовым стеклом, и работает на базе платформы DiPilot 100, имеющей вычислительную мощность 100 TOPS. God's Eye C включает в себя 12 камер (три с ...>>

Гаджет для незрячего бейсбольного болельщика 12.02.2025

Спорт играет огромную роль в жизни многих людей, но, к сожалению, не все имеют возможность наслаждаться им в полной мере. Люди с нарушениями зрения могут испытывать трудности в восприятии происходящего на поле, особенно в таких динамичных видах спорта, как баскетбол, бейсбол и американский футбол. Однако, благодаря новым технологиям, у них появляется возможность "видеть" спорт по-новому. Компания OneCourt при поддержке Microsoft разработала уникальное устройство, которое поможет людям с нарушениями зрения следить за ходом игры. Это миниатюрная версия поля размером с планшет, которая с помощью вибраций будет информировать о движении мяча и важных моментах игры, таких как голы и тачдауны, а также о текущем счете матча. В ближайшем будущем разработчики планируют адаптировать устройство и для других видов спорта, таких как хоккей и футбол. Устройство получает информацию о ходе игры непосредственно с поля, используя данные от организаторов профессиональных матчей о движении игроков и ...>>

Музыка заставляет нас двигаться 11.02.2025

Музыка обладает удивительной силой - она способна заставить нас двигаться, даже если мелодия нам не по душе. Это явление давно интересовало ученых, и вот новое исследование, проведенное в университете Конкордия в США, пролило свет на этот феномен. Оказывается, ритм музыки стимулирует мозг и тело к действиям, независимо от наших вкусовых предпочтений. В ходе эксперимента участникам предлагалось слушать разные музыкальные треки, при этом они были подключены к специальным устройствам, которые фиксировали их спонтанные телодвижения. Результаты показали, что даже музыка, которая им не нравилась, вызывала различные движения тела. Это удивительное открытие подтверждает гипотезу о том, что музыка оказывает глубокое физиологическое воздействие на человека. Эксперты объясняют этот феномен тем, что ритм музыки активизирует определенные участки мозга, в том числе те, которые отвечают за движение и чувство удовольствия. Именно поэтому нам так трудно усидеть на месте, когда мы слышим заводную ...>>

Случайная новость из Архива Кинескопом по Чернобылю 04.03.2000 Немецкие телезрители ежегодно выбрасывают на свалку около полумиллиона отслуживших кинескопов весом от 10 до 30 килограммов. Захоронить их - целая проблема. Во-первых, люминофор, изнутри покрывающий экран, содержит кадмий и потому ядовит. Во-вторых, конус кинескопа сделан из свинцового стекла, также небезопасного при захоронении (это стекло поглощает рентгеновские лучи, возникающие при работе телевизора). И переплавить его в новые кинескопы тоже трудно, потому что сам экран делается из другого, бариево-стронциевого стекла, тоже поглощающего радиацию. Для вторичного использования пришлось бы разделять эти сорта. Мюнхенская фирма "Стратэкон" предлагает использовать немецкие кинескопы для экранирования чернобыльского саркофага. Идея состоит в том, чтобы построить вокруг саркофага нечто вроде стеллажа из стальных уголков, на котором разместить в два слоя старые кинескопы, попеременно - горловиной или экраном вперед. Можно еще засыпать в них какой-либо материал, поглощающий радиацию. Потом это сооружение залить бетоном. Эта идея уже запатентована, и ведутся, как в Германии, так и на Украине, первые опыты по ее проверке. Подсчитано, что для ее осуществления понадобится несколько сотен тысяч старых кинескопов.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025