Инженеры раскрыли секреты хвоста морских коньков
Фото: Credit: Michael M. Porter / Clemson University
Хвост морских коньков обладает квадратной формой — так этой рыбе удается более эффективно выдерживать удары и цепляться за водоросли и кораллы. Необычная форма хвоста поможет инженерам создавать новые типы брони и робототехники, утверждают авторы нового исследования, опубликованного в журнале Science.
Хотя у большинства животных с хвостом (обезьян, ящериц и грызунов) этот орган является мягким и круглым в сечении, хвосты морских коньков состоят из квадратных призм, окруженных костяными пластинками.
Чтобы выяснить, почему у этих рыб хвост приобрел аномальную форму, а также понять, какие преимущества он дает, Майкл Портер (Michael Porter) и его коллеги распечатали на 3D-принтере трехмерную модель этого органа, и сравнили ее с гипотетическим цилиндрическим образцом.
Ученые крутили и растягивали обе модели, а также били их молотком, Оказалось, что «квадратный» хвост лучше выносит растяжение, быстрее возвращается в первоначальную форму, лучше поглощает энергию и защищает позвоночник.
Кроме того, выяснилось, что у квадратных призм больше площадь контактной поверхности при обхватывании объектов — это позволяет крепко держаться за них. Наконец, хвост морских коньков лучше сопротивляется деформации, чем его цилиндрический аналог (во многом благодаря плоским суставам).
Хотя хвост морского конька утратил способность помогать своему обладателю перемещаться в воде (именно эту функцию он обычно выполняет у рыб), он превратился в мощный и энергоемкий хватательный механизм. Своим хвостом морской конек цепляется за водоросли и кораллы, поджидая проплывающую мимо добычу.
Ученые надеются применить этот механизм в лапароскопической хирургии. Робот нового типа будет гибким, способным огибать органы и кости, и достаточно сильным, чтобы произвести операцию. Устройства, сходные по типу с хвостом морского конька смогут сочетать податливость, легкость и прочность — лучшие качества металлических и силиконовых роботов.