просмотров 456

Ученые выяснили, что общего между шипом вируса, гвоздем и бивнем нарвала

Опубликовано: 04 Июля 2020 Автор: Подготовил Андрей ДУДНИК | Нур-Султан
Ученые выяснили, что общего между шипом вируса, гвоздем и бивнем нарвала

Жала многих живых организмов нашей планеты имеют сходную базовую механическую конструкцию – от колючек вирусов до бивней нарвалов, пишет научный портал Physics World. Команда физиков во главе с экстраординарным профессором (associate professor) Кааре Йенсеном изучила механические свойства более 200 естественно-природных и искусственных шипов, благодаря чему удалось выявить удивительные закономерности. 

Исследователи Технического университета Дании обнаружили четкую связь между структурными свойствами жал большого и малого размера, что позволило решить давнюю эволюционную загадку. А в качестве бонуса результаты их работы могут привести к созданию искусственных структур, которые будут лучше соответствовать близким к идеальным свойствам естественных бивней и клыков.

333.jpg

Ошеломляющее разнообразие живых организмов Земли снабжено заостренными выростами и наростами, применяемыми для прикладных целей: от ловли добычи до выяснения отношений с конкурентами. Размер жал варьируется от десятков нанометров до нескольких метров, но все они удивительно схожи по дизайну и механическим характеристикам, причем даже у самых непохожих и разных организмов.

555.jpg

Таковое сходство присуще и изделиям рук человеческих, включая гвозди и остроконечное оружие: кинжалы, мечи, наконечники копий... Чтобы понять причину аналогичности природного и искусственного дизайна команда Дженсена экспериментировала с искусственными остриями, изготовленными из полимерного полидиметилсилоксана, и сравнивала результаты с результатами исследований естественных шипов.

666.jpg

Команда ученых определяет жало как прямой, прочный предмет с длинной, тонкой конической формой и цилиндрическим поперечным сечением. Кроме того, учитывалась способность шипов к упругости при деформациях. В рамках этих ограничений была создана база данных по 200 объектам, включая вирусы, водоросли, более крупных позвоночных и беспозвоночных: как морских, так и наземных. Также в базу включили искусственные предметы, такие как строительные гвозди, иглы для инъекций и копья древних войн.

777.jpg

Эксперименты показали, каким именно образом острия сгибались и ломались при воздействии нагрузок. В сочетании с результатами предыдущих исследований анализ выявил оптимальное соотношение между диаметрами, длинами, жесткостью и силой трения на единицу площади. Оказалось, что все жала мира выстроены в рамках четких механических ограничений, что объясняет их схожесть и соответствие общим нормам.

444.jpg

С получением ответа на вопрос, почему все зубы и шипы схожи, команда датских ученых теперь займется переводом данных в прагматическую плоскость: как выявленные закономерности и характеристики могут быть применены в биомеханике, вооружении и медицине. Кроме того, выявленная информация может помочь инженерам при проектировании различных искусственных конструкций, что в перспективе обеспечит устойчивость, надежность, производительность и приведет к удешевлению затрат.

001.jpg
Последние новости Казахстана и мира читайте на нашем Telegram-канале