Маскировочные способности кальмаров дали жизнь искусственным мускулам
Изменяющие цвет автомобили, невидимые солдаты и дома, регулирующие температуру при помощи изменения интенсивности поглощения тепла – это лишь некоторые футуристические технологии, которые могут стать доступными благодаря новому междисциплинарному открытию, направленному на создание искусственных мышц и кожи кальмаров.
Осьминоги, каракатицы, другие цефалоподы и некоторые виды рыб – хамелеоны морей. Эти создания быстро изменяют окрас, сливаясь практически с любой поверхностью. С целью раскрыть секреты изменения цвета цефалоподов и создать искусственный аналог, который можно было бы использовать в различных сферах, в том числе в военной промышленности, была собрана группа биологов, химиков и инженеров.
Учеными была создана мягкая и растягивающаяся искусственная мышца, которая может сливаться с окружающей средой после нажатия переключателя, имитируя маскировочные способности кальмаров и рыб данио.
В новом исследовании, изложенном в недавнем номере журнала «Биологическое вдохновение и биомиметика», группа исследователей продемонстрировала, как это научное достижение может использоваться для создания «умной одежды», которая сымитирует эффект исчезновения владельца.
«Мы черпаем вдохновение из самой природы и использовали ее же методы для создания удивительных визуальных эффектов при помощи искусственных мускулов», - рассказывает руководитель группы ученых Джонатан Росситер из Бристольского университета, Великобритания.
Искусственные мускулы основаны на изменяющих цвет клетках, известных как хроматофоры, которые можно найти у рыб, рептилий и цефалоподов, таких как кальмары. Обычные изменяющие цвет клетки кальмара имеют центральный мешочек, содержащий гранулы пигмента. Мешочек окружен несколькими мускулами, и когда клетка готова изменить цвет, мозг отправляет сигнал в мускулы, после чего они сокращаются. Такое движение заставляет центральный мешочек раскрыться, и при этом создается оптический эффект изменения цвета кальмара.
Исследователи сымитировали быстрое сокращение этих мускулов при помощи диэлектрических эластомеров – так называемого «разумного материала», который расширяется под воздействием электрического тока.
В отличие от механизма изменения цвета кальмара клетки данио содержат маленький резервуар жидкости с черным пигментом, который при активации перемещается на поверхность кожи и распространяется, как пролитые чернила. Таким образом, природные темные точки на коже данио становятся зрительно больше, изменяя всю внешность рыбы.
Ученые сымитировали хроматофоры данио при помощи двух предметных стекол микроскопа, между которыми был помещен слой силикона. Два насоса, изготовленные из гибких диэлектрических эластомеров, разместили по сторонам стекол и подключили к центральной системе с силиконовыми трубками. Одна из них закачивала прозрачный растворитель, а другая – смесь черных чернил и воды.
«Наши искусственные хроматофоры изменяются в размерах, легко приспосабливаются и могут стать искусственной податливой кожей, способной растягиваться и деформироваться, но при этом продолжать отлично выполнять свои функции, - отмечает Росситер. – Это означает, что их можно использовать во многих средах, где обычные «твердые» технологии несут опасность. Имеется в виду, например, физическое взаимодействие с людьми, такое как умная одежда».
Источник: MNN
- < Яхта на солнечных батареях PlanetSolar завершает кругосветный поход
- 3D печать: Элемент устойчивого развития или сырая технология с блестящими перспективами? >
Комментарии:
Экология это
