|
Птерозавры вдохновляют аэрокосмических инженеров
|
|
|
|
Новое исследование показало, что микроархитектура ископаемых костей птерозавров может стать ключом к созданию более легких и прочных материалов для самолетов следующего поколения. Ученые из Манчестерского университета использовали передовые методы рентгеновской визуализации, чтобы исследовать окаменелые кости доисторической летающей рептилии в мельчайших масштабах, выявляя скрытые инженерные решения прямо на ладони... или, если быть точным, на пальцах.
|
|
|
|
Они обнаружили, что кости птерозавра содержали сложную сеть крошечных каналов, что делало их одновременно легкими и невероятно прочными — детали его строения, которые никогда ранее не были замечены.
|
|
|
|
Исследователи говорят, что эти древние приспособления могут стать началом "палеобиомиметической революции" - использования биологических образцов доисторических существ для разработки новых материалов для 21—го века. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.
|
|
|
|
Ведущий автор исследования, Натан Пили, аспирант Манчестерского университета, сказал: "На протяжении веков инженеры обращались к природе за вдохновением — например, как колючки растений привели к изобретению липучек. Но мы редко оглядываемся на вымершие виды, когда ищем вдохновение для новых инженерных разработок, но мы должны это делать.
|
|
|
|
|
|
|
"Мы так рады обнаружить и нанести на карту эти микроскопические взаимосвязанные структуры в костях птерозавров, что надеемся однажды использовать их для снижения веса авиационных материалов, тем самым снижая расход топлива и потенциально делая самолеты более безопасными".
|
|
|
|
Птерозавры, близкие родственники динозавров, были первыми позвоночными, которые научились летать с помощью мотора. В то время как ранние виды обычно имели размах крыльев около 2 метров, более поздние птерозавры эволюционировали в огромные формы, размах крыльев которых достигал более 10 метров. Из-за своих размеров им пришлось решить множество инженерных задач, чтобы поднять в воздух свои огромные по размаху крылья, не в последнюю очередь поддерживая их длинную перепонку преимущественно одним пальцем.
|
|
|
|
Команда ученых использовала ультрасовременную рентгеновскую компьютерную томографию (XCT) для сканирования ископаемых костей с разрешением, близким к субмикронному, позволяя увидеть сложные структуры, размеры которых примерно в 20 раз меньше толщины человеческого волоса. 3D-отображение внутренних структур, пронизывающих кости крыльев птерозавров, никогда не было достигнуто с таким разрешением (~0,002 мм).
|
|
|
|
Они обнаружили, что уникальная сеть крошечных каналов и пор в костях птерозавров, которые когда—то использовались для переноса питательных веществ, роста и поддержания здоровья, также помогают защитить от микротрещин, предотвращая образование трещин, выполняя как биологические, так и механические функции.
|
|
|
|
Повторяя эти естественные конструкции, инженеры смогли не только создавать легкие и прочные компоненты, но и внедрять датчики и самовосстанавливающиеся материалы, открывая новые возможности для создания более сложных и эффективных конструкций самолетов.
|
|
|
|
Команда предполагает, что достижения в области 3D-печати по металлу могут воплотить эти идеи в реальность.
|
|
|
|
Пили сказал: "Это невероятная область исследований, особенно при работе в микроскопическом масштабе. Из всех когда-либо существовавших видов большинство вымерло, хотя многие вымерли скорее из-за быстрых изменений окружающей среды, чем из-за "плохого дизайна". Эти результаты подталкивают нашу команду к созданию снимков вымерших видов с еще более высоким разрешением. Кто знает, какие скрытые решения мы могли бы найти".
|
|
|
|
Старший автор исследования, профессор Фил Мэннинг, профессор естественной истории Манчестерского университета и научный директор Музея естественной истории Абу-Даби, добавил: "Существует более 4 миллиардов лет экспериментального планирования, которое было результатом дарвиновского естественного отбора. Эти естественные решения прекрасно отражаются в тех же итеративных процессах, которые инженеры используют для усовершенствования материалов.
|
|
|
|
"Весьма вероятно, что среди миллиардов вариантов развития жизни на Земле появились уникальные инженерные решения, которые были утрачены в песках времени. Мы надеемся раскрыть потенциал древних природных решений для создания новых материалов, а также помочь построить более устойчивое будущее. Это замечательно, что жизнь в юрском периоде может сделать полеты в 21 веке более эффективными и безопасными".
|
|
|
|
Поскольку аэрокосмическая промышленность постоянно стремится к созданию более прочных, легких и эффективных материалов, древние летательные аппараты, созданные природой, могут стать ключом к будущему полетов. Оглядываясь на сотни миллионов лет назад, ученые и инженеры, возможно, прокладывают путь для следующего поколения авиационных технологий.
|
|
|
|
Источник
|
