Puncher yang paling kuat di Kingdom Hewan menghasilkan ‘perisai fononik’ untuk melindungi dirinya sendiri
Mantis udang mengemas pukulan yang kuat-dan para ilmuwan akhirnya menemukan bagaimana pemogokan super-kuat ini tidak melenyapkan udang itu sendiri saat mereka menyerang. Ternyata, udang ini memiliki “perisai” yang menyerap kejutan khusus untuk membantu mereka bertahan hidup saat mereka memberikan pukulan cangkang.
Pukulan udang mantis merak (Odontodactylus scyllarus) adalah pemogokan mandiri terkuat oleh seekor binatang. Mereka menggunakan tinju seperti palu, atau klub dactyl, untuk menghancurkan cangkang Prey. Pemogokannya sangat kuat sehingga bahkan dapat memecahkan kaca akuarium, memberikan kekuatan yang sebanding dengan peluru kaliber .22.
Tetapi karena serangan berdampak tinggi ini menghasilkan banyak kekuatan, para ilmuwan telah membingungkan bagaimana makhluk dapat menahan gelombang kejut yang kuat yang dihasilkan oleh serangan mereka sendiri.
Dalam studi baru yang diterbitkan 6 Februari di jurnal Sainspara peneliti memeriksa struktur klub udang. Temuan mereka mengungkapkan bahwa struktur mikro klub -klub ini bertindak sebagai peredam kejut alami untuk membatasi kerusakan.
“Kami menemukan itu menggunakan mekanisme fononik-struktur yang secara selektif menyaring gelombang tegangan,” rekan penulis studi Horacio Dante Espinosaseorang profesor teknik mesin dan teknik biomedis di Universitas Northwestern, mengatakan dalam a penyataan. “Ini memungkinkan udang untuk mempertahankan kemampuannya yang mencolok pada beberapa dampak dan mencegah kerusakan jaringan lunak.”
Pukulan yang kuat
Peacock Mantis Shrimp menggunakan sistem kait dan pegas biologis yang kompleks di klub dactyl mereka untuk melepaskan pukulan dengan kecepatan 75 kaki per detik (23 meter per detik), menurut a 2004 Studi – 50 kali lebih cepat dari sekejap mata.
Meskipun kecepatan luar biasa ini membantu memberikan pukulan yang kuat, itu juga menciptakan gelombang kejut yang berbahaya.
“Pemogokan sangat cepat sehingga menciptakan gelembung kavitasi, yang, setelah runtuh, menghasilkan gelombang kejut tambahan, secara efektif memberikan dampak ganda,” kata Espinosa.
Penelitian sebelumnya Teoris bahwa struktur mikro klub Dactyl membantu melindungi udang dari gelombang kejut ini.
Dalam studi baru, para ilmuwan menguji teori ini menggunakan teknik berbasis laser canggih untuk menganalisis bagaimana panjang gelombang yang berbeda bergerak melalui dactyl Clubs udang Peacock Mantis.
Temuan ini mengungkapkan dua wilayah penting di klub -klub ini yang membantu mereka bertahan dari serangan mereka sendiri: wilayah dampak dan wilayah periodik.
Wilayah dampak terdiri dari lapisan serat kitin yang diatur dalam pola herringbone yang memperkuat klub melawan fraktur.
Di bawah lapisan ini adalah daerah periodik, terbuat dari pengaturan terpelintir serat kitin berlapis. Jenis struktur helikoid ini dikenal sebagai struktur bouligan dan ditemukan di sisik ikan Dan Exoskeleton lobster untuk memberikan kekuatan dan ketangguhan patah.
Tes laser mengukur kecepatan gelombang tegangan akustik melalui kedua daerah. Gelombang-gelombang ini melewati wilayah dampak yang tidak berubah tetapi bergerak pada kecepatan yang bervariasi melalui wilayah periodik-menunjukkan wilayah yang terakhir menyebabkan gelombang frekuensi tinggi membubarkan untuk mengurangi intensitas.
Para peneliti juga menemukan bahwa wilayah periodik menyaring gelombang kejut frekuensi tinggi-yang dapat menyebabkan kerusakan signifikan pada jaringan, menurut pernyataan itu.
Gelombang frekuensi tinggi kemungkinan dihasilkan ketika gelembung kavitasi runtuh.
“Kami menghubungkan frekuensi tinggi ini dengan frekuensi yang dihasilkan oleh keruntuhan gelembung selama peristiwa dampak,” kata Epinosa.
Bundel serat di wilayah periodik bertindak seperti “perisai fononik,” secara aktif menghalangi, mengarahkan kembali dan hamburan gelombang, dan pada akhirnya mencegah gelombang kejut berbahaya dari bepergian secara efisien melalui lapisan. Ini melindungi jaringan halus udang mantis dari gelombang kejut yang dihasilkan dari gelembung kavitasi.
“Penelitian ini memberikan bukti eksperimental bahwa struktur bouligand dari fungsi Dactyl Club udang Mantis sebagai perisai fononik, secara selektif menyaring gelombang geser frekuensi tinggi yang dihasilkan selama dampak,” kata Espinosa.
“Fitur-fitur ini membantu melindungi klub udang mantis dari kerusakan dengan mengurangi gelombang stres frekuensi tinggi, menjadikannya struktur yang tahan dampak yang dioptimalkan secara alami,” kata Epinosa.
Menurut siaran pers, penelitian ini dapat diterapkan pada pengembangan bahan penyaringan suara untuk perlengkapan pelindung dan menginspirasi pendekatan baru untuk mengurangi cedera terkait ledakan di militer dan olahraga berdampak tinggi.
