Výzkum rybích ploutví může posloužit k novým návrhům robotických chirurgických nástrojů i křídel letounů. Vědci se podívali na to, co inženýrsky stojí za tím, že jsou rybí ploutve tak silné a flexibilní. O studii, která se objevila v Science Robotics, informuje server Science Daily.
Ryby dokáží díky několika pohybům ploutví zatáčet, hlouboko se ponořit i objevit se na hladině. Vědci se proto rozhodli podívat na to, jaká jsou tajemství za takovou silou i flexibilitou.
Jeden z autorů studie, Francois Barthelat, poznamenal, že ploutve jsou pozoruhodné, neboť mohou dosáhnout obratnosti, přestože v nich nenajdeme jediný sval. K pohybu tak dochází za pomocí svalů, které jsou umístěné na bázi ploutve.
„Pokud se podíváte na ploutev, uvidíte, že je vyrobena z mnoha tuhých paprsků. Každý z těch paprsků může být manipulován individuálně stejně jako vaše prsty, ale v každé ploutvi jich je 20 nebo 30,“ řekl Barthelat.
Barthelat a jeho kolegové vytvořili počítačové simulace, 3D modely a zaměřili se na biomechaniku. Dle nich může být klíčem jedinečné provedení. Každý paprsek je tvořen ze segmentů tvořených tvrdým a měkkým materiálem. To tak vytváří dokonalý balanc mezi tuhostí a pružností.
Vrstvenou strukturu paprsků z tuhých a mineralizovaných materiálů, které obklopují vnitřní vrstvu složenou z houbovitého kolagenu, poodhalil vědcům mikroskop. „Až donedávna nebyla funkce těchto segmentů jasná,“ řekl Barthelat.
V případě, že by byly ploutve pouze z kolagenu, mohly by se sice snadno ohnout, ale nedaly by rybám tah, protože hydrodynamické síly by je zhroutily. Vědci tak odhalili, že segmenty poskytují lepší kombinaci tuhosti a možnosti změny.
Klíčem může být jedinečné provedení. Foto: Unsplash
Šupiny versus ochranná výstroj
Pro Barthelata to nicméně není první výzkum zaměřený na ryby. Dříve se zabýval otázkou rybích šupin, jak by mohly pomoci inženýrům navrhnout lepší ochrannou výstroj pro lidi. Dle Barthelata jsou materiály, které jsou tuhé a flexibilní, horkou komoditou.
Tento výzkum by mohl pomoci také designérům letadel. Vývoj křídel, která mohou lépe manévrovat, ale stále se udržují ve vzduchu, je žádaný.
Barthelat nicméně dodal, že on a jeho kolegové se podívali pouze na povrch široké rozmanitosti ploutví v rybím světě.
