قام المهندس البروفيسور فرانسوا بارثيلات بفحص الآليات التي تسمح للزعانف بالمرونة والصلابة في نفس الوقت ، مع العضلات في القاعدة التي تضفي تموجات سلسة تمارس قوة كبيرة على بيئتها.
قال: "تحصل على هذه القدرة المزدوجة حيث يمكن أن تتحول الزعانف ، ومع ذلك فهي لا تزال صلبة جدًا عندما تدفع الماء".
قال بارثلات: "إذا نظرت إلى زعنفة ، سترى أنها مصنوعة من العديد من الأشعة القاسية". "يمكن معالجة كل من هذه الأشعة بشكل فردي مثل أصابعك ، ولكن يوجد 20 أو 30 منها في كل زعنفة."
تتكون الأشعة من خيوط مجزأة معدنية صلبة تسمى hemitrichs ، متصلة من الحافة إلى الحافة مع كولاجين أكثر ليونة ، "مما يجعلها توازنًا مثاليًا بين النطاط والصلب" ، وفقًا للجامعة.
يؤدي سحب أحد أعضاء الجسم والضغط على الجزء التالي إلى ثني الشعاع.
استخدم الفريق المحاكاة الحاسوبية والهياكل المطبوعة ثلاثية الأبعاد لفهم الميكانيكا الحيوية.
الأشعة الحقيقية مجزأة على طولها ، وقد اتضح أن هذا مهم لأنه يغير الصلابة بشكل دوري.
أشعة منمذجة ذات صلابة ثابتة بطولها (حق) ثبت أنه شديد الصلابة للعمل بفعالية ، في حين أن التقسيم (فوق اليسار) تحسين العملية.
قال بارثلات: "حتى وقت قريب ، لم تكن وظيفة تلك القطاعات واضحة". "الأجزاء ، بشكل أساسي ، تخلق هذه المفصلات الصغيرة على طول الشعاع."
وتابع: "عندما تحاول ضغط أو سحب تلك الطبقات العظمية ، فإنها تتمتع بصلابة عالية جدًا". وهذا أمر بالغ الأهمية لكي يقاوم الشعاع وينتج قوى هيدروديناميكية تدفع الماء. ولكن إذا حاولت ثني الطبقات العظمية الفردية ، فهي متوافقة للغاية ، وهذا الجزء مهم للأشعة لكي تتشوه بسهولة من عضلات القاعدة ".
أين يمكن استخدام هذه المعرفة؟
قال بارثيلات إن أجنحة الطائرات المرنة ، كبداية. "الطائرات تفعل هذا الآن ، إلى حد ما ، عندما تسقط لوحاتها ، لكن هذا بطريقة جامدة. على النقيض من ذلك ، يمكن للجناح المصنوع من مواد قابلة للتحويل أن يغير شكله بشكل جذري وبطريقة مستمرة ، مثل الطائر إلى حد كبير ".
قال بارثيلات إن المشروع خدش السطح فقط: "نود أن ننتقل إلى حيث توقف علماء الأحياء وعلماء الحيوان ، باستخدام خلفيتنا في ميكانيكا المواد لتعزيز فهمنا للخصائص المذهلة للعالم الطبيعي."
عملت جامعة كولورادو بولدر مع جامعة لوفان الكاثوليكية وجامعة سيدني ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.
يصف البحث في Science Robotics البحث في Science Robotics - تتيح التقسيمات في الزعانف سعة تحويل كبيرة جنبًا إلى جنب مع صلابة عالية للثني للمواد الروبوتية المستوحاة من الأسماك.