14:24 2022-11-30
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Insectele oferă idei noi despre utilizarea materialelor, rezistența structurii prin intermediul imaginilor 4D time-lapse
_ Oferta de insecte idei noi despre utilizarea materialelor, rezistența structurii prin imagini 4D time-lapse
Inginerii și entomologii de la Universitatea Purdue fac câteva descoperiri dulci despre modul în care albinele își construiesc și își structurează fagurii, ceea ce ar putea duce la noi tehnici de fabricație preluate din constructori zgomotoși.
Nikhilesh Chawla, profesorul Ransburg de inginerie a materialelor la Purdue, este unul dintre primii care a folosit imaginile în patru dimensiuni (4D) pentru a aprofunda mai mult în complexitatea fagurelor. Imaginile permit o vizualizare în timp a muncii albinelor fără a le tăia acasă.
Viziunea inovatoare a construcției albinelor a găsit tehnici care s-ar putea traduce în cele din urmă în noi concepte pentru materiale structurale sau fabricarea aditivă pentru industria constructiilor. Chawla a spus că unele dintre joncțiunile dintre celulele de tip fagure au fost create folosind mai puțin material, conexiunile poroase rezultate asemănătoare cu brânza elvețiană.
„Este o lecție de utilizare a materialelor care s-ar putea preta la noi idei și practici în structuri. ”, a spus Chawla. „Fagurii lor sunt încă perfect. Din această perspectivă, oamenii s-ar putea să nu aibă nevoie de atât de mult material în unele zone care nu sunt la fel de importante din punct de vedere structural.”
Fagurii sunt auto-construiți. , case multifuncționale pentru albine, oferind un loc pentru depozitarea alimentelor și servind drept pepinieră pentru ouă și larve, pe lângă adăpost. Fabricate din ceară produsă de albine, celulele hexagonale sunt ușor de recunoscut.
Lucrările lui Chawla arată cum oamenii pot extrage lecții importante din lumea vegetală și animală într-o disciplină numită biomimetism, care investighează materialele și comportamentele naturale. și se inspiră pentru a proiecta noi produse, sisteme și clădiri. Chawla a spus că există aspecte ale fagurilor deja utilizate în mai multe aplicații, de la materiale de construcție și structurale până la încălțăminte.
Echipa de cercetare Purdue este formată din Chawla; Brock Harpur, profesor asistent de entomologie la Colegiul de Agricultură; și Rahul Franklin, un asistent de cercetare absolvent în ingineria materialelor. Lucrarea lor a fost publicată în jurnalul Advanced Materials.
Chawla a spus că oamenii nu înțeleg cu adevărat cum fac albinele fagurii. De exemplu, cei mai mulți teoretizează că camerele de fagure încep ca cilindri și apoi sunt turnate de albine în forma bine-cunoscută hexagonală.
Dar o tehnică sofisticată de microscopie cu raze X tridimensionale (3D), combinată cu un intervalul de timp a oferit un mijloc fără precedent de studiere și cuantificare a microstructurii fagurelor.
Imagistica 4D rezultată a arătat că camerele sunt construite cu panouri. Cercetările au descoperit, de asemenea, că albinele fac eforturi mari pentru a întări structura fagurelor creând mai întâi o coloană verticală pentru sprijin și apoi construind celulele hexagonale pe orizontală.
„De-a lungul timpului, ele continuă să facă coloana vertebrală mai groasă, deoarece înțeleg că ceara are mai multă greutate și au nevoie ca coloana vertebrală să fie puternică și rigidă înainte de a putea adăuga din ce în ce mai multe celule care cresc în exterior", a spus Chawla.
Cercetarea generală a lui Chawla se concentrează pe știința materialelor în patru dimensiuni. Abordarea, numită tomografie, folosește raze X nedistructive pentru a adăuga timp ca o a patra dimensiune măsurătorilor și analizelor 3D. Abordarea 4D este importantă în examinarea evoluției structurale, inclusiv deformarea și coroziunea care au loc în timp.
Învățarea de la albine este doar primul pas în cercetarea biomimică a echipei Purdue. Aplicarea cu succes a acestor lecții cu instrumente precum imprimarea 3D este următoarea. Chawla a spus că există planuri de a construi faguri de diferite dimensiuni și chiar de diferite forme și de a evalua durabilitatea acestora cu teste de compresie.
Pe lângă albine, cercetarea biomimică a lui Chawla implică examinarea structurii celulare poroase a cactusilor și a modului în care fluidele sunt deplasate în sus și în jos prin plantă.
„Este doar foarte distractiv. să lucrezi cu aceste tipuri de materiale naturale pentru că nu știi niciodată ce vei găsi”, a spus el.
Lucrarea este publicată în jurnalul Advanced Materials.
Comentarii:
Adauga Comentariu