แมลงปีกแข็งที่ไม่ถูกบดขยี้เผยให้เห็นจุดแข็งของมันต่อนักวิทยาศาสตร์

แมลงปีกแข็งที่ไม่ถูกบดขยี้เผยให้เห็นจุดแข็งของมันต่อนักวิทยาศาสตร์

นักวิจัยในสหรัฐอเมริกาและญี่ปุ่นได้ค้นพบกลไกการทำให้แข็งแกร่งขึ้นซึ่งทำให้ด้วงหุ้มเหล็กที่โหดร้ายมีความทนทานต่อการถูกบดขยี้อย่างมาก และเพื่อนร่วมงานพบว่าการเย็บประสานกันในโครงกระดูกภายนอกของแมลงช่วยให้พวกมันแข็งขึ้นเมื่ออยู่ภายใต้ความเครียด จากนั้น ทีมงานได้สร้างวัสดุเทียมที่ได้รับแรงบันดาลใจจากการออกแบบนี้ ซึ่งจะช่วยให้วิศวกรสามารถพัฒนาเทคนิคที่ดีขึ้นในการยึดวัตถุ

เข้าด้วยกัน

วิศวกรมีเทคนิคมากมายสำหรับการต่อวัสดุที่แตกต่างกันเข้าด้วยกัน: รวมถึงการเชื่อม การติดกาว และการยึดด้วยกลไก อย่างไรก็ตาม ข้อต่อเหล่านี้มักจะล้มเหลวเมื่อถูกกดทับจากแรงกดทับและแรงกระแทกสูง กว่าหลายล้านปีของวิวัฒนาการ พืชและสัตว์หลากหลายสายพันธุ์ได้ค้นพบวิธีแก้ไขปัญหานี้

ที่ซับซ้อนมาก ตัวอย่างหนึ่งที่โดดเด่นเป็นพิเศษคือแมลงปีกแข็งที่ดุร้าย ซึ่งอาศัยอยู่ในทะเลทรายทางตอนใต้ของแคลิฟอร์เนีย ความลับของความแข็งแกร่งของเกราะเหล็กอยู่ที่ส่วนหน้าของโครงกระดูกภายนอกหรือที่เรียกว่า elytra ซึ่งทำให้สามารถทนต่อแรงกระแทกระหว่างการโจมตีจากสัตว์นักล่าได้

อย่างง่ายดายการทดสอบการบีบอัดในการศึกษาของพวกเขา ทีมของได้ศึกษาคุณสมบัติของ elytra ที่หุ้มด้วยเหล็กอย่างละเอียดเพื่อทำความเข้าใจว่าทำไมพวกมันถึงทนทานต่อการถูกกดทับ ประการแรก พวกเขาทำการทดสอบการบีบอัดโครงกระดูกภายนอกของแมลง เมื่อความเครียดเพิ่มขึ้น 

ในส่วนหลักของการศึกษา และเพื่อนร่วมงานใช้กล้องจุลทรรศน์ที่มีความละเอียดสูง ซึ่งรวมถึงการตรวจเอกซเรย์คอมพิวเตอร์และกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด เพื่อเปิดเผยสถาปัตยกรรมหลายขนาดที่รับผิดชอบในการทำให้แข็งนี้ ในขณะที่ในแมลงปีกแข็งส่วนใหญ่มีอิสระที่จะเคลื่อนไหว

อย่างอิสระ ภาพของทีมเผยให้เห็นการเย็บตรงกลางที่ไม่เหมือนใครซึ่งหลอมรวมทั้งสองส่วนของ elytra ที่หุ้มด้วยเหล็กเข้าด้วยกันอย่างถาวร การเย็บแผลเหล่านี้ใช้การเรียงตัวต่อจิ๊กซอว์ที่เชื่อมต่อกันของใบมีดทรงรี ต่อจากนั้น นักวิจัยได้สร้างแบบจำลองการพิมพ์ 3 มิติของรอยเย็บเหล่านี้ 

และนำไป

ทดลองในห้องปฏิบัติการที่มีความเครียดสูง การทดสอบเหล่านี้เผยให้เห็นว่าใบมีดที่เชื่อมต่อกันไม่ได้หักเข้าที่จุดที่บางที่สุดอย่างกะทันหันเพื่อคลายความเครียด แต่ค่อยๆ หลีกทางเมื่อใบมีดแยกออกเป็นชั้นๆ ซึ่งยังคงเชื่อมต่อกันด้วยสะพานไฟเบอร์ ซึ่งหมายความว่าความล้มเหลวทางกลไกอาจเกิดขึ้นทีละน้อย

สุดท้าย และเพื่อนร่วมงานใช้องค์ประกอบที่เสริมด้วยคาร์บอนไฟเบอร์เพื่อสร้างรอยเย็บประดิษฐ์จากใบมีดที่เชื่อมต่อกัน สิ่งนี้ทำให้พวกเขาสามารถหลอมรวมชิ้นส่วนของเครื่องบินที่ทำจากวัสดุต่างๆ ได้โดยไม่ต้องใช้หมุดย้ำหรือตัวยึด ซึ่งอาจล้มเหลวอย่างมหันต์เมื่อมีการใช้แรงกดมากเกินไป 

โดยแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงคุณสมบัติที่เหนือกว่าของวัสดุที่ได้รับแรงบันดาลใจจากชีวภาพ ทีมงานหวังว่าการค้นพบของพวกเขาจะนำไปสู่โครงสร้างที่ทนทานต่อแรงกระแทกและแรงกดทับสำหรับการรวมวัสดุที่ต่างกันเข้าด้วยกันพวกเขาสังเกตว่าโครงสร้างต่างๆ แข็งขึ้น ทำให้สามารถทนต่อแรงสูงสุด

ตัวอย่างเช่น 

ตัวตรวจจับพิกเซลจะให้ชุดข้อมูลสำหรับแต่ละความยาวคลื่นหรือผลึกสองชุดในเวลาไม่กี่นาที แทนที่จะเป็นชั่วโมงหรือเป็นวัน ดังนั้นการพิจารณากำหนดโครงสร้างระดับจีโนมอาจใช้เวลาน้อยกว่า 30 ปีพอสมควร โดยสมมติว่าเราสามารถเติบโตผลึกได้เร็วพอ มันจะส่งผลที่สำคัญอย่างมาก

ตำราทางพุทธศาสนาอันศักดิ์สิทธิ์ผ่านความทุกข์ส่วนตัวมามาก “ข้อความจากการเดินทางของฉางเอ๋อ-4 มีความหมายโดยพื้นฐาน” เขากล่าว “สิ่งเหล่านี้เป็นแรงบันดาลใจให้เราติดตามตัวอย่างจากพื้นที่นั้นเพื่อศึกษาและตีความต่อไป”สามารถเหนี่ยวนำให้เกิดแม่เหล็กในเปลือกโลกได้ต่อการออกแบบยาที่ดีขึ้น

ประสบกับความผิดพลาดเนื่องจากการแผ่รังสีทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์บนยานเสียหาย ทำให้พลาดโอกาสในการรับข้อมูลระหว่างที่ดาวพฤหัสบดีบินเข้าใกล้ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของ SiC อาจไม่เพียงช่วยให้ยานอวกาศอยู่รอดได้รอบดาวเคราะห์ยักษ์เท่านั้น แต่ยังช่วยให้สามารถเข้าไปในชั้นบรรยากาศได้

ลึกขึ้นอีกด้วยจำนวนน้อยที่สุดที่เกาะติดกับออปติกก็อาจทำให้มืดลงได้เมื่อสัมผัสกับแสงอัลตราไวโอเลต ด้วยเหตุนี้ เครื่องมือจึงต้องได้รับการไล่แก๊สออกอย่างต่อเนื่องเพื่อให้เลนส์ปลอดจากการปนเปื้อนรูปแบบการแก้ไขข้อผิดพลาดอื่นๆ และความเข้าใจเกี่ยวกับโรคทางพันธุกรรม 

ขณะนี้ทีมกำลังดำเนินการนำแนวทางการเรียนรู้เชิงลึกไปใช้เพื่อปรับปรุงการระบุภูมิภาค นอกจากนี้ กำลังวางแผนที่จะทำงานร่วมกับผู้จำหน่าย MRI ชั้นนำเพื่อนำอัลกอริทึมไปใช้ในคอนโซลเพื่อให้สามารถวินิจฉัยได้เร็วที่สุด โดยรวมแล้วนี่จะเป็นวิชาฟิสิกส์ โดยจะใช้เคมีและชีวฟิสิกส์อย่างดีที่สุด

(ความไม่ลงรอยกันในเรื่องเครดิตสำหรับการค้นพบนี้ถูกแบ่งระหว่างผู้ที่ระบุตำแหน่งวัตถุได้อย่างแม่นยำและผู้ที่วิเคราะห์มันได้ดีพอๆ กับควาซาร์ในตอนนั้น เช่นเดียวกับ GRB ในตอนนี้ สำหรับควาซาร์นั้น ฮาซาร์ดไม่เคยได้รับเครดิตที่เขาควรจะได้รับ ความผิดพลาดนี้ไม่ควรทำซ้ำ)

อย่างไรก็ตาม นอกจากรังสีเอกซ์บางส่วนแล้ว ยังไม่เคยมีการบันทึกรังสีที่ความยาวคลื่นอื่นๆ จากการระเบิดของรังสีแกมมาเลย สาเหตุหลักมาจากข้อเท็จจริงที่ว่ารังสีแกมมาทะลุผ่านวัสดุต่างๆ ได้ง่ายมาก ซึ่งหมายความว่าไม่สามารถตรวจจับได้โดยใช้ออปติกภาพทั่วไป เช่น เลนส์และกระจก 

แท้จริงแล้วเครื่องตรวจจับบน นั้นเป็นแผ่นแบนของโซเดียมไอโอไดด์ที่ดูดซับและนับโฟตอนรังสีแกมมาทุกอันที่ตกกระทบ เครื่องตรวจจับแปดตัวติดตั้งอยู่บนดาวเทียม โดยแต่ละตัวมองเห็นท้องฟ้าครึ่งหนึ่งและหันหน้าไปในทิศทางที่ต่างกัน โดยปกติแล้วเครื่องตรวจจับสี่ตัวจะมองเห็นการระเบิดของรังสีแกมมา

credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์