Lepšie čerpadlá vďaka plesni slizu
Inšpiráciu pre technický pokrok možno často nájsť v prírode. A to nie je vždy pekné. Pri experimentoch so slizovými formami vedci teraz skúmali, ako môžu obzvlášť efektívne zvýšiť svoju čerpaciu kapacitu. To by mohlo pomôcť vyvinúť výkonnejšie pumpy pre lekársku techniku.
Göttingen - Je žltý a slizký - a má množstvo prekvapivých vlastností: slizová forma Physarum polycephalum. Napríklad je už známy tým, že nájde najkratšiu cestu labyrintom alebo dodržiava vyváženú stravu, aj keď nemá centrálny nervový systém.
Vedci z Inštitútu Maxa Plancka pre dynamiku a samoorganizáciu MPIDS teraz v experimentoch preukázali, že slizová forma môže tiež spontánne upraviť svoju účinnosť čerpadla, akonáhle sa zmenia podmienky prostredia. Vďaka interakcii dvoch navrstvených vĺn čerpadla nepotrebuje ani viac energie a stále môže dosiahnuť značné zvýšenie výkonu.
Pulzujúca sieť
Živiny rytmicky prúdia tam a späť cez rúrkovité telo slizovej formy, pričom samotné rúrky tiež fungujú ako pumpy opakovaným sťahovaním. Vlny využívajú peristaltiku, to znamená kontrakciu a expanziu trubičiek, čo je efekt, ktorý je známy aj nám ľuďom, a vyskytuje sa napríklad v pažeráku alebo v čreve. V prípade slizovej formy však existuje superpozícia dvoch vĺn: základnej vlny a podtónu s dvojnásobnou frekvenciou.
Vedci zistili, že pod modrým svetlom, z ktorého sa slizová forma snaží uniknúť, sa jedna z vĺn posúva proti druhej, kým nedosiahnu optimálnu čerpaciu kapacitu. Ak sú vlny v optimálnej konštelácii, spolupracujú na stlačení trubice ešte bližšie. To vám umožní zvýšiť účinnosť bez toho, aby ste museli do samotných vĺn vložiť viac energie.
Časozberné video BBC ukazuje, ako sa sieť slizových plesní šíri pri hľadaní živín:
Skvelý výkon - aj bez mozgu
V budúcnosti by sa pozorovania mohli využiť v lekárskej technike alebo v mäkkej robotike, v ktorej sa peristaltika používa už dnes. Pre autorov je to však obzvlášť prekvapivý príklad, v ktorom príroda predbieha technológie.
Výskumný pracovník MPIDS Stefan Karpitschka hovorí: „Malý obyvateľ žltého lesa Physarum polycephalum má veľa zložitosti, ktoré je potrebné zvládnuť: Viskoelastický bunkový materiál, neustále sa meniace podmienky prostredia a žiadny mozog na koordináciu celej veci. A napriek tomu dokáže uniknúť zo svetelného kužeľa už po dvadsiatich minútach dômyselným nastavením efektivity svojej pumpy šikovným trikom - a nepotrebuje ani viac energie. ““
Dokumentácia o bionike
Technológia založená na prírode
Pôvodná publikácia: Felix Bäuerle, Stefan Karpitschka a Karen Alim, systém Living prispôsobuje harmonické hodnoty peristaltickej vlny pre nákladovo efektívnu optimalizáciu čerpacieho výkonu, Physical Review Letters 124 (2020) 098102; DOI: 10,1103/PhysRevLett.124.098102
* C. Hoffrogge, Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organisation, 37077 Göttingen
Simulácie častíc pre samoorganizáciu
Kométy živej hmoty
Gravitačné výkyvy v dôsledku zemetrasení
Ako používať gravitáciu na predpovedanie tsunami