Insinyur Profesor Francois Barthelat telah memeriksa mekanisme yang memungkinkan sirip menjadi fleksibel dan kaku pada saat yang sama, dengan otot di dasar memberikan riak halus yang mengerahkan kekuatan yang cukup besar pada lingkungan mereka.
“Anda mendapatkan kemampuan ganda ini di mana sirip bisa berubah, namun mereka masih cukup kaku saat mendorong air,” katanya.
“Jika Anda melihat sirip, Anda akan melihat bahwa itu terbuat dari banyak sinar kaku,” kata Barthelat. “Masing-masing sinar itu dapat dimanipulasi secara individual seperti jari-jari Anda, tetapi ada 20 atau 30 di setiap sirip.”
Sinar terbuat dari untaian tersegmentasi mineral keras yang disebut hemitrichs, bergabung ujung ke ujung dengan kolagen yang jauh lebih lembut, “menjadikannya keseimbangan sempurna antara melenting dan kaku”, menurut universitas.
Menarik satu hemitrich dan mendorong hemitrich berikutnya menyebabkan sinar menekuk.
Tim menggunakan simulasi komputer dan struktur cetak 3D untuk memahami biomekanik.
Sinar nyata tersegmentasi sepanjang panjangnya, dan ternyata ini penting karena secara berkala mengubah kekakuan.
Sinar model dengan kekakuan konstan sepanjang panjangnya (benar) terbukti terlalu kaku untuk bekerja secara efektif, sedangkan segmentasi (kiri atas) operasi yang ditingkatkan.
“Hingga saat ini, fungsi dari segmen-segmen tersebut belum jelas,” kata Barthelat. "Segmen, pada dasarnya, membuat engsel kecil ini di sepanjang sinar."
“Ketika Anda mencoba menekan atau menarik lapisan tulang itu, mereka memiliki kekakuan yang sangat tinggi,” lanjutnya. “Ini sangat penting bagi sinar untuk melawan dan menghasilkan gaya hidrodinamik yang mendorong air. Tetapi jika Anda mencoba untuk menekuk lapisan tulang individu, mereka sangat patuh, dan bagian itu sangat penting agar sinar mudah berubah bentuk dari otot dasar. ”
Di mana pengetahuan ini dapat digunakan?
Sayap pesawat yang fleksibel, sebagai permulaan, kata Barthelat. “Pesawat melakukan ini sekarang, sampai batas tertentu, ketika mereka menjatuhkan sayapnya, tapi itu dengan cara yang kaku. Sayap yang terbuat dari bahan morphing, sebaliknya, bisa mengubah bentuknya lebih radikal dan terus menerus, seperti burung.”
Proyek ini hanya menggores permukaan, kata Barthelat: "Kami ingin melanjutkan di mana para ahli biologi dan zoologi telah berhenti, menggunakan latar belakang kami dalam mekanika material untuk memajukan pemahaman kami tentang sifat-sifat menakjubkan dari alam."
University of Colorado Boulder bekerja sama dengan Catholic University of Louvain, University of Sydney dan MIT.
'Segmentasi pada sirip memungkinkan amplitudo morphing yang besar dikombinasikan dengan kekakuan lentur tinggi untuk material robot yang terinspirasi ikan' menjelaskan penelitian di Science Robotics – pembayaran yang diperlukan untuk full paper.