Подобри пумпи благодарение на лигите
Инспирацијата за технички напредок честопати може да се најде во природата. И не е секогаш убаво. Во експериментите со калапи за лигите, истражувачите сега испитале како тие можат особено ефикасно да го зголемат капацитетот за пумпање. Ова може да помогне да се развијат помоќни пумпи за медицинска технологија.
Гетинген - тоа е жолто и лигаво - и има бројни изненадувачки својства: мувла од лигите Physarum polycephalum. На пример, тој е веќе познат по тоа што го наоѓа најкраткиот пат низ лавиринт или следи урамнотежена исхрана, иако нема централен нервен систем.
Истражувачите од Институтот за динамика и самоорганизација „Макс Планк“, MPIDS, сега покажаа во експериментите дека мувлата може да спонтано ја прилагоди ефикасноста на пумпата штом се променат условите во животната средина. Благодарение на интеракцијата на два надредени бранови на пумпа, не ни треба повеќе енергија и сепак може да постигне значително зголемување на перформансите.
Пулсирачка мрежа
Хранливите материи течат ритмички напред и назад низ цевката-како тело на мувла, како и цевките, исто така, функционираат како пумпи со контрактура постојано. Брановите користат перисталтика, т.е. контракција и експанзија на цевките, ефект што го знаеме и ние луѓето, а се јавува, на пример, во хранопроводот или цревата. Во случај на мувла, сепак, постои суперпозиција на два бранови: фундаментален бран и надземен тон со двојно поголема фреквенција.
Истражувачите откриле дека под сина светлина, од која се обидува да избега мувла, едниот од брановите се префрла на другиот додека не достигнат оптимален капацитет за пумпање. Ако брановите се наоѓаат во оптимално соlationвездие, тие работат заедно за да ја компресираат цевката уште поблиску. Ова ви овозможува да ја зголемите ефикасноста без да треба да вложувате повеќе енергија во самите бранови.
Видеото со тек на време на Би-Би-Си покажува како се шири мрежа од мувла од мувла во потрага по хранливи материи:
Одлична изведба - дури и без мозок
Во иднина, набудувањата може да се користат во медицинска технологија или во мека роботика, во која денес се користи перисталтика. Сепак, за авторите, тоа е особено зачудувачки пример во кој природата е пред технологијата.
Истражувачот на МПИДС, Стефан Карпичка, вели: „Има многу сложеност кај малото жителче во жолта шума Physarum polycephalum што треба да се совлада: Вискоеластичен клеточен материјал, постојано менувачки услови на животната средина и нема мозок за да ја координира целата работа. А сепак, успева совршено да избега од конусот на светлината по само дваесет минути со прилагодување на ефикасноста на пумпата со паметен трик - и дури не му треба повеќе енергија “.
Досие за бионика
Технологија заснована на природата
Оригинална публикација: Феликс Баерле, Стефан Карпичка и Карен Алим, Ливинг системот прилагодува хармоници на перисталтичкиот бран за рентабилно оптимизирање на перформансите на пумпањето, Писма за физички прегледи 124 (2020) 098102; ДОИ: 10.1103/PhysRevLett.124.098102
* Хофрог, Институт за динамика и самоорганизација на Макс Планк, 37077 Гетинген
Симулации на честички за самоорганизација
Комети со жива материја
Гравитациски флуктуации како резултат на земјотреси
Како да се користи гравитацијата за да се предвидат цунами