Metode desain baru untuk struktur yang dapat ditempatkan sangat kompak didasarkan pada lipatan sayap earwig yang canggih – Sains Terkini

Mekanisme pelipatan yang sangat canggih yang digunakan oleh sekelompok serangga selama setidaknya 280 juta tahun akan tersedia untuk berbagai aplikasi, berkat metode desain yang dikembangkan dan diuji melalui penelitian multidisiplin oleh para insinyur dan ahli palaeobiologi.

Menurut sebuah artikel yang diterbitkan di Prosiding Akademi Sains Nasional hari ini, para peneliti telah menciptakan kembali mekanisme pelipatan yang sangat rumit yang ditemukan di sayap earwigs dengan metode geometris yang diinspirasi oleh origami, yang memiliki aplikasi potensial di berbagai bidang teknik.

Sayap belakang earwigs terlipat secara otomatis di bawah sayap depan kecil kasar ketika hewan itu tidak terbang, menggunakan pola lipatan khusus yang mengurangi luas permukaan sepuluh hingga 15 kali atau lebih tergantung pada spesies. Ini adalah lipatan sayap paling kompak yang ditemukan pada serangga dan memberi earwigs mobilitas darat yang tak tertandingi untuk serangga terbang. Dengan sayap terlindungi dan perutnya benar-benar fleksibel, earwigs dapat menggeliat ke tanah dan ruang sempit lainnya, serta menggunakan penjepit belakang karakteristik mereka.


Terlepas dari potensi luar biasa untuk rekayasa sayap earwig dan sifat-sifatnya yang unik, metode untuk merancang pola lipatan kompleks mereka belum terselesaikan, menghambat aplikasi praktis.

"Metode untuk mendesain kipas kami yang terinspirasi oleh earwig didasarkan pada kelipatan datar dalam model origami, sebuah teorema matematika yang menjelaskan bagaimana pola lipatan dapat dilipat untuk membentuk sosok datar," jelas penulis utama Dr Kazuya Saito, seorang insinyur dari Fakultas Desain Universitas Kyushu yang berspesialisasi dalam struktur yang dapat disebarkan secara bioinspirasikan. "Penggemar earwig kami dapat dirancang menggunakan teknik menggambar klasik, tetapi kami juga telah mengembangkan dan merilis perangkat lunak yang dapat mengatur proses secara otomatis tergantung pada persyaratan aplikasi."

Persyaratan geometris untuk metode desain baru diinformasikan oleh pencitraan tomografi di sayap belakang earwig belakang.

Para peneliti memperkirakan bahwa kipas yang terinspirasi oleh earwig mereka akan melihat banyak aplikasi untuk struktur lipat, dari ukuran dan bahan variabel, ke dalam bentuk yang sangat kompak yang dapat diangkut dan disebarkan secara efisien. Ini mungkin termasuk artikel penggunaan sehari-hari seperti kipas atau payung, serta beberapa struktur untuk digunakan dalam arsitektur, teknik mesin, dan industri dirgantara, seperti sayap drone, reflektor antena, atau panel penyerap energi.

Di sisi lain, penelitian ini memberikan wawasan baru ke dalam biologi evolusi, karena metode desain baru ini juga dapat menciptakan kembali mekanisme melipat sayap kerabat earwig yang berusia 280 juta tahun.

"Sayap earwigs modern menunjukkan sedikit variasi di sekitar 2.000 spesies mereka yang hidup, dengan bentuk dan pola lipat tetap sangat stabil melalui evolusi karena fungsi khusus mereka," kata Dr Ricardo PĂ©rez-de la Fuente, palaeobiolog serangga dari Oxford University Museum Sejarah Alam dan penulis pendamping karya ini. "Namun, sekelompok serangga yang sudah lama punah – protelytropterans – memiliki sayap seperti kipas yang mirip dengan yang dimiliki oleh earwigs, tetapi cukup berbeda untuk menguji konsistensi dari metode desain baru. Pekerjaan kami menunjukkan bagaimana paleontologi dapat menarik bagi aplikasi praktis."

Metode baru ini mendefinisikan batasan geometris untuk sayap mirip kipas kedua earwigs dan kerabat protelytropteran dalam waktu mereka untuk tetap berfungsi. Hal ini memungkinkan para peneliti untuk memproyeksikan bentuk peralihan hipotetis antara kedua kelompok yang punah, menjelaskan kemungkinan jalur evolusi yang bisa mengarah pada sayap canggih dari earwigs modern.


Penelitian ini merupakan upaya multidisiplin antara insinyur dan ahli biologi evolusi dari Jepang dan Inggris. Spesimen dari Museum Sejarah Alam Oxford University dan Museum Zoologi Komparatif (Universitas Harvard) menyediakan data untuk membangun dan menguji metode geometri, menyoroti nilai yang dimiliki oleh koleksi koleksi sejarah alam, termasuk untuk aplikasi canggih.

"Alam secara konsisten menjadi sumber inspirasi yang abadi," kata Prof Zhong You, dari Departemen Ilmu Teknik Universitas Oxford dan penulis pendamping karya ini. "Teknologi yang terinspirasi bio terus menawarkan beberapa cara yang paling efisien dan berkelanjutan untuk menghadapi banyak tantangan di masa depan."

Referensi:

Material disediakan oleh Universitas Oxford. Catatan: Konten dapat diedit untuk gaya dan panjangnya.

You may also like...

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.