اكتشاف أسرار هندسية في زعانف الأسماك
الثلاثاء - 26 أكتوبر 2021
Tue - 26 Oct 2021
image
كشف بحث جديد بقيادة جامعة (كولورادو بولدر) عن الأسرار الهندسية وراء ما يجعل زعانف الأسماك قوية جدا ومرنة، حيث يمكن استخدام رؤية الدراسة يوما ما في ابتكار تصميمات جديدة للأدوات الجراحية الروبوتية أو أجنحة الطائرات المرنة.
ويشير (فرانسوا بارثيلات)، المؤلف الرئيسي في الدراسة التي تم نشرها في مجلة (ساينس روبوتيكس)، إلى أهمية الزعانف والبراعة التي تتسم بها على الرغم من عدم احتوائها على أي عضلة، وتتحرك عبر العضلات الموجودة في بدن السمكة وعند قاعدة الزعنفة.
واعتمد (بارثيلات) وزملاؤه في الدراسة على مجموعة من الأساليب مثل المحاكاة الحاسوبية والمواد المطبوعة ثلاثية الأبعاد للتعمق في الميكانيكا الحيوية لهذه الهياكل.
وقد توصلوا إلى التصميم الفريد للزعانف، حيث تتكون كل زعنفة من أشواك أو أشعة، ويتكون كل شعاع في الزعنفة من أجزاء متعددة من مادة صلبة تتراكم فوق الكولاجين الأكثر نعومة، مما يحقق التوازن المثالي بين المرونة والصلابة.
ويتسم كل شعاع في الزعنفة بهيكلة طبقية مقسمة إلى أجزاء، ولم تكن أهمية هذا التقسيم والوظيفة التي يحملها مفهومة، إلى أن استخدم الفريق البحثي المحاكاة الحاسوبية لمعاينة المزايا الميكانيكية للزعانف، واكتشفوا القدر الكبير الذي تحمله هذه التقسيمات في وظيفة الزعنفة.
واختبر الباحثون نظريتهم باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد لإنتاج زعانف سمكية نموذجية مصنوعة من البلاستيك، بعضها مزود بتلك التقسيمات وبعضها الآخر بدونها. وتوصل الفريق إلى أن التصميم المجزأ يوفر توليفات أفضل من الصلابة وقدرة أكبر على التحول.
ويشير (فرانسوا بارثيلات)، المؤلف الرئيسي في الدراسة التي تم نشرها في مجلة (ساينس روبوتيكس)، إلى أهمية الزعانف والبراعة التي تتسم بها على الرغم من عدم احتوائها على أي عضلة، وتتحرك عبر العضلات الموجودة في بدن السمكة وعند قاعدة الزعنفة.
واعتمد (بارثيلات) وزملاؤه في الدراسة على مجموعة من الأساليب مثل المحاكاة الحاسوبية والمواد المطبوعة ثلاثية الأبعاد للتعمق في الميكانيكا الحيوية لهذه الهياكل.
وقد توصلوا إلى التصميم الفريد للزعانف، حيث تتكون كل زعنفة من أشواك أو أشعة، ويتكون كل شعاع في الزعنفة من أجزاء متعددة من مادة صلبة تتراكم فوق الكولاجين الأكثر نعومة، مما يحقق التوازن المثالي بين المرونة والصلابة.
ويتسم كل شعاع في الزعنفة بهيكلة طبقية مقسمة إلى أجزاء، ولم تكن أهمية هذا التقسيم والوظيفة التي يحملها مفهومة، إلى أن استخدم الفريق البحثي المحاكاة الحاسوبية لمعاينة المزايا الميكانيكية للزعانف، واكتشفوا القدر الكبير الذي تحمله هذه التقسيمات في وظيفة الزعنفة.
واختبر الباحثون نظريتهم باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد لإنتاج زعانف سمكية نموذجية مصنوعة من البلاستيك، بعضها مزود بتلك التقسيمات وبعضها الآخر بدونها. وتوصل الفريق إلى أن التصميم المجزأ يوفر توليفات أفضل من الصلابة وقدرة أكبر على التحول.
