Terinspirasi oleh clingfish utara, para peneliti membuat cangkir hisap yang lebih baik – Sains Terkini


Clingfish Utara seukuran jari menggunakan salah satu cangkir hisap terbaik di dunia. Cakram kecil di perutnya dapat menempel pada permukaan yang basah, berlendir, bahkan kasar dan tahan hingga 230 kali berat tubuhnya sendiri.

Tim Universitas Washington yang terinspirasi oleh daya isap clingfish berangkat untuk mengembangkan cangkir hisap buatan yang meminjam dari desain alam. Prototipe mereka, dijelaskan dalam sebuah makalah yang diterbitkan 9 September di jurnal Transaksi filosofis dari Royal Society B, sebenarnya tampil lebih baik daripada clingfish.

"Saya suka mengatakan, alam selalu yang terbaik," kata penulis utama Petra Ditsche, yang memulai pekerjaan ini sebagai peneliti postdoctoral di UW Friday Harbor Laboratories di Pulau San Juan. "Dalam hal ini, ketika mempertimbangkan kekuatan attachment mereka, cangkir hisap kami lebih baik."

Cangkir hisap dapat bermanfaat di sejumlah industri yang membutuhkan gaya rekat yang kuat namun dapat dibalik pada permukaan yang kasar atau bertekstur. Ini dapat termasuk penandaan paus dan hewan laut lainnya, memasang sensor ke permukaan air yang kotor atau mengoperasikan kendaraan bawah air untuk membersihkan lambung kapal. Aplikasi dalam desain shower caddy atau pemrosesan industri adalah bidang aplikasi menarik lainnya untuk cangkir hisap bioinspired, kata para peneliti.

Kunci dari terobosan suction cup mereka adalah memahami bagaimana suction alami clingfish bekerja begitu efektif – terutama pada permukaan kasar yang biasanya menyebabkan suction cup buatan gagal.

Clingfish memiliki piringan pada perut mereka yang memungkinkan mereka bertahan dengan kegigihan. Tepi cakram ditutupi dengan lapisan mikro, struktur seperti rambut, dalam berbagai ukuran. Efek berlapis ini menciptakan lebih banyak gesekan di sepanjang tepi dan membantu ikan menempel pada permukaan yang kasar. Seluruh disk fleksibel dan elastis, memungkinkannya beradaptasi dan berpegangan pada permukaan kasar dan tidak rata.

"Ikan ini sangat menggugah dalam apa yang dapat mereka lakukan. Mereka dapat menempel pada batu yang tidak beraturan yang ditutupi oleh ganggang, dan Anda tidak dapat membeli sesuatu yang akan menempel pada batu-batu itu secara terbalik," kata rekan penulis Adam Summers, seorang profesor biologi dan perairan. dan ilmu perikanan yang berbasis di Friday Harbor Labs. "Banyak sekali eksperimen dan skeptisisme yang akhirnya membuat kami memahami cara kerjanya."

Ada sekitar 110 spesies yang dikenal dalam keluarga clingfish yang ditemukan di seluruh dunia. Populasi di sekitar Kepulauan San Juan kuat dan sehat. Mereka sering menempel pada batu di dekat pantai, dan pada saat air surut mereka dapat dilihat di kolam pasang dan di bawah batu.

Banyak hewan laut dapat menempel kuat pada permukaan bawah laut – bintang laut, kerang dan anemon, untuk beberapa nama – tetapi sedikit yang bisa melepaskan secepat clingfish, terutama setelah menghasilkan begitu banyak daya rekat.

Setelah lebih dari lima tahun menghabiskan menguraikan bagaimana cangkir hisap clingfish bekerja, para peneliti mulai membangun prototipe mereka sendiri, meminjam dari inovasi alam.

Tim menemukan setelah bertahun-tahun tes laboratorium yang menggabungkan bahan yang berbeda membantu memberikan cangkir hisap buatan struktur kaku yang cukup kuat untuk menahan ketegangan, sementara juga lembut dan cukup fleksibel untuk menyesuaikan dan menempel pada permukaan kasar. Mereka juga menemukan cara untuk meningkatkan gesekan pada tepi cangkir.

"Kombinasi dari semua aspek yang berbeda ini akhirnya memberi kami hasil yang baik dan memungkinkan kami benar-benar membangun cangkir hisap yang mampu melekat kuat pada permukaan kasar," kata Ditsche.

Para peneliti menguji beberapa iterasi desain suction cup mereka dengan menempelkannya ke spektrum permukaan yang kasar dan halus, kemudian menariknya hingga setiap cangkir gagal menggunakan mesin pengujian. Mereka melakukan tes yang sama menggunakan disk hisap clingfish alami. Setiap kali, cangkir buatan yang paling canggih mengungguli suction clingfish di semua permukaan.

Prototipe siap untuk dibawa ke langkah berikutnya, idealnya bekerja sama dengan insinyur yang dapat mengembangkan konsep lebih lanjut dengan produk dan aplikasi spesifik dalam pikiran, kata Ditsche. Tergantung pada bagaimana cangkir digunakan, faktor-faktor seperti suhu dan paparan sinar matahari mungkin memerlukan penyempurnaan desain.

"Ada pemahaman tentang bagaimana sesuatu bekerja. Dan kemudian ada pemahaman bagaimana itu bekerja dengan sangat baik sehingga Anda dapat benar-benar membuatnya. Biologi tidak selalu memberi Anda kesempatan itu," kata Summers. "Ini adalah situasi yang sangat tidak biasa, di mana ketika kita melihat dari waktu ke waktu, kita menyadari bahwa kita dapat meniru apa yang kita lihat."

Referensi:

Material disediakan oleh Universitas Washington. Asli ditulis oleh Michelle Ma. 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.