Tuhaf Küçük Balıklar Süper Tutucuların Gelişimine İlham Veriyor
Fotoğraf :Parmak boyutundaki bu kuzey yapışkan balığı, yeni teknolojinin ilham kaynağıydı. Kaya tutma yetenekleri sağlam ve süper güçlü bir vantuzun oluşturulmasına yol açtı.
Vantuzlar oldukça kullanışlıdır. Duşta tıraş aynasını tutabilir veya oturma odası duvarına küçük bir resim asabilirler. Ancak bu cihazlar tüm yüzeylerde çalışmaz veya ağır nesneler tutmaz. En azından şimdiye kadar yapmadılar. Araştırmacılar, uygun şekilde adlandırılmış yapışkan balıkların kaya yakalama hilelerine modellenmiş süper emiş cihazları oluşturduklarını bildiriyorlar.
Parmak büyüklüğündeki kuzey yapışkan balığı (Gobiesox maeandricus), Kuzey Amerika’nın Pasifik kıyısında yaşıyor. Petra Ditsche’nin belirttiğine göre, Alaska’nın güneyinden ABD-Meksika sınırının hemen güneyine kadar uzanıyor. Petra Ditsche bir biyomekanikçi olarak, canlıların nasıl hareket ettiğini inceliyor. Friday Harbor’daki Washington Üniversitesi’nde çalışırken yapışkan balığın sürükleyici yeteneğini araştırdı.
Kuzey yapışkan balığı intertidal bölgelerde yaşama eğilimindedir. Bu tür kıyı bölgeleri yüksek gelgit sırasında suya batırılır, ancak gelgitte kurur. Bu onları takılmak için zor yerler haline getirebilir. Ditsche, akımların oradaki kayalar arasında güçlü bir şekilde sallanabileceğini söylüyor. Ve kıyıya vuran sert dalgalar, kayalara sıkıca tutturulmamış her şeyi kolayca yıkayabilir. Birçok nesil boyunca, yapışkan balığı, dalgalarla ve güçlü akımlarla boğuşmasına rağmen kayaların üzerinde tutunma yeteneğini geliştirdi. Bu balığın göğüs yüzgeçleri ve pelvik yüzgeçleri karnının altında bir vantuz oluşturur. (Göğüs yüzgeçleri balığın yanından başının hemen arkasındadır. Pelvik yüzgeçleri balığın altında bulunmaktadır.)
Ditsche’nin testleri yüzgeçlerin tutuşunun güçlü olduğunu gösteriyor. Bir kayanın yüzeyi pürüzlü ve kaygan olsa bile, bu balıklar ağırlıklarının 150 katından fazla bir çekme kuvvetine dayanabilir!
Fotoğraf : Washington Üniversitesi araştırmacıları Adam Summers (solda) ve Petra Ditsche iki yeni cihazını sergiledi. Biri 5 kilogramlık (11 pound) bir kayaya sahipken, kablonun diğer ucundaki bir diğeri bir balina derisine sıkıca yapışır.
Biyomimikri, canlı organizmalarda görülenlere dayalı yeni tasarımların veya teknolojilerin yaratılmasıdır. Biyomimikreleri için Ditsche ve takım arkadaşı Adam Summers bu garip küçük yaratıktan bir ders aldı. Göbek yüzgeçlerinin oluşturduğu fincan benzeri yapının saçaklarında yapışkan balığının süper kavrayışının anahtarını buldular. Bu saçak, bardağın kenarında iyi bir mühür oluşturdu. Oradaki küçük bir sızıntı gazların veya sıvıların dışarı akmasına izin verecektir. Bu, bardağın alt kısmı ile onun dışındaki dünya arasındaki basınç farkını mahveder. Ve sonuçta balıkları bir yüzeye tutan basınç farkıdır.
Papilla adı verilen küçük yapılar, balık yüzgeçlerinin kenarlarını örter. Her bir papilla, yaklaşık 150 mikrometre (bir inçin binde biri) ölçülür. Papillalar küçük çubuklarla kaplıdır. Daha küçük filamentler bile çubukları kaplar. Bu sürekli dallanan desen, vantuzun kenarının kolayca esnetilmesini sağlar. Bu, ortalama kaya gibi pürüzlü yüzeylere uyacak şekilde kalıplanabileceği anlamına gelir.
Ditsche ve Summers, her zaman dallanan bir modelin üretilmesinin zor olacağını fark etti. Bunun yerine, vantuzlarını süper esnek bir malzemeden yapmayı seçtiler. Ancak bunun bir dezavantajı vardı. Biri bir yüzeyden çekmeye çalışırsa, bundan yapılmış bir vantuz yamulacaktır. Ve bu, bardağın çalışması için gerekli mührü kıracaktır. Bu sorunu çözmek için Ditsche ve Summers, yapışkan balıklarından bir ipucu daha aldı.
Doğa bu balığın yüzgeçlerini kemiklerle güçlendirdi. Bu, süper esnek fin dokusunun bükülmesini önler. Aynı takviye rolüne hizmet etmek için, araştırmacılar cihazlarına bir dış sert malzeme tabakası eklediler. Cihazın kavrama kabiliyetini tehlikeye atabilecek neredeyse tüm çarpıklıkları önler. Esnek malzemelerindeki kaymayı sınırlamaya yardımcı olmak için, sert bir malzemenin bazı küçük parçalarına karıştılar. Bağlı olduğu yüzeye uygulanan sürtünmeyi arttırır.
Ditsche ve Summers yenilikçi cihazlarını 9 Eylül Kraliyet Topluluğu B’nin Felsefi İşlemleri’nde açıkladılar.
Uzun Süreli Emiş
Yeni cihaz, mevcut tüm çarpmalar 270 mikrometreden (0.01 inç) küçük olduğu sürece pürüzlü yüzeylere yapışabilir. Takıldıktan sonra, bardağın kavraması oldukça uzun sürebilir. Ditsche, bir vantuzun üç hafta boyunca su altında bir kayanın üzerinde tutunduğunu belirtti. “Bu testi durdurduk çünkü başkasının tanka ihtiyacı vardı,” diye açıklıyor.
Daha gayri resmi bir testte, vantuzlardan biri aylarca Ditsche’nin ofis duvarına yapışmıştı. Asla düşmedi. Sadece o ofisten taşındığında indirdi.
Takashi Maie, “Tasarımın ne kadar iyi çalıştığına şaşırdım.” diyor. Kendisi, Virginia’daki Lynchburg Üniversitesi’nde omurgalı anatomistidir. Emme kupası benzeri yüzgeçleri olan diğer balıkları incelemiştir. Ancak bu balıklar, Hawaii’deki şelalelere tırmanmalarına yardımcı olmak için garip düzenlenmiş yüzgeçlerini kullanıyorlar.
Fotoğraf : Ağır bir kaya kaldıran yeni vantuza yakından bakış
Ditsche ve Summers yeni tutucular için birçok kullanım hayal edebilir. Evin etrafındaki işleri idare etmenin yanı sıra, yükleri kamyonlara bağlamaya da yardımcı olabilirler. Veya gemilere veya diğer su altı yüzeylerine sensörler takabilirler. Araştırmacılar, vantuzları göç izleme sensörlerini balinalara bağlamak için bile kullanılabilir. Bu, bilim insanlarının bir etiket eklemek için hayvanın derisini delmesi gerekmeyeceği anlamına gelir. Ağrıyı azaltmanın yanı sıra, bu etiketleme yöntemi de enfeksiyon riskini azaltacaktır.
Minnesota’daki St. Cloud State Üniversitesi’nde anatomist Heiko Schoenfuss, “Ekip, baştan sona gerçekten temiz bir kağıt yazdı. Temel araştırmanın gerçek dünyaya hemen uygulanabilecek bir şeye çevirisini görmek harika.” açıklamasını yaptı.
Kaynak : sciencenewsforstudents.org
