Dusmīgs garneles iedvesmo robotu, kas uzņem plazmu


Pistoles garneles, pazīstama kā garneļu garneļa, ir savdabīga pretruna. Tikai dažu collu garumā tā izmanto vienu proporcionāli izmērītu naglu un citu masīvu, kas piespiež šādu spēku, un rezultātā radītais trieciena vilnis saspiež tās laupījumu aukstumā. Tā kā abas naga bumbas sanāk kopā, burbuļi veidojas un pēc tam ātri sabrūk, nošaujot plazmas lodi, kas savukārt rada gaismas un zibspuldzes 8000 grādu pēc Fārenheita temperatūru. Tas ir labi – zemūdens radījums, kas iederas jūsu plaukstā, var ar savu spīļveida sviru ieroča neparasti karstu burbuļu sprādzienu.

Tagad zinātnieki mācās, kā paši izmantot šo milzīgo spēku. Šodien žurnālā Zinātnes attīstībapētnieki detalizēti apraksta, kā pēc pistoles garneles plazmas lielgabala modelēja robotu rokturi, lai radītu pašu plazmu. Tas varētu atrast virkni zemūdens lietojumu, tiklīdz zinātnieki ir uzlabojuši savu versiju par vienu no visdažādākajiem izgudrojumiem.

Ja visas pistoles garneles ir plazmas spridzināšanas āmurs, visa pasaule patiešām izskatās kā nagu. Tā izmanto savu spīli, lai medītu, bet arī sazināties ar īsiem snaps, kas mēra nenormālu 210 decibelus. (Faktiskais pistoles šāviens rada aptuveni 150 decibelus.) Dažas sugas pat izmanto plazmas sprādzienus, lai izlīdzinātu rifu bitus patvērumam. Rezultāts ir jūras klājs, kas ir tik skaļš, ka tas faktiski var traucēt sonāru.

Teksasas A&M mehāniķis David Staack saprata, ka daudzpusība var būt noderīga arī cilvēkiem. Viņa komanda sāka iegūt kādu dzīvu pistoles garneļu. Tāpat kā citi posmkāji, šie dzīvnieki periodiski izspiež, iznīcinot to eksoskeletonus, kad tie aug. Šie exoskeletons deva Staackam jauku mazu roku, ko viņš pēc tam skenēja, lai izveidotu detalizētu 3D modeli. Viņš nosūtīja komerciālo 3D drukas pakalpojumu Shapeways un atgriezās plastmasas pistoles garneles plazmas lielgabala versijā.

Tas ļāva Staack eksperimentēt ar unikālo ekstremitāšu struktūru. Kakla augšējā pusē, ko garneles griežas atpakaļ un slēdzenes, ir "virzulis", kas spīles apakšējā pusē iekļūst "ligzdā". Tas rada strauji kustīgu ūdens plūsmu, kas rada burbuļus, kas arī šajā situācijā ir pazīstama kā kavitācija.

„Tas mums atgādināja peļu slazdu,” viņš saka. „Tātad mēs faktiski izdarījām dažus eksperimentus, kur mēs ievietojām dažas peles slazdus zem ūdens, lai redzētu, cik ātri mazais roku spin, kad jūs to aktivizējāt. Mēs paņēmām šo peļu slazdu ideju un pielietojām to kā ceļu, lai aizslēgtu naglu. ”

Staackas spīļveida versijā tā augšējā puse strauji griežas uz atsperes ar stieņiem, kas rada pietiekami daudz spēka, lai virzuli varētu ievietot kontaktligzdā. Šī darbība rada lielu ātruma ūdens plūsmu, kas savukārt rada kavitācijas burbuli, kas sākotnēji ir zems spiediens un relatīvi liels. Bet tad tas sāk sabrukt.

"Ūdens nospiež, nospiež un nospiež, un jums ir ļoti augsts spiediens un temperatūra," viņš piebilst. Temperatūras ir tik augstas, ka tās rada gaismu izstarojošu plazmu, ko var redzēt arī tad, kad pistoles garneles noklikšķina uz sava roktura. "Tā kā tas mēģina virzīt ūdeni atpakaļ, tas izsūta triecienviļņu." Tādā veidā vēžveidīgie izslēdz savu laupījumu savvaļā.

Triecienviļņi no robota slazda.

David Staack

Neticami spēcīgs snap rada kavitācijas burbuli, kas sabrūk un izstaro gaismu.

David Staack

Laboratorijā pētnieki izmantoja ātrgaitas kameras, lai novērotu ūdens strūklu, kas izplūst no savām spīlēm. Viņi arī attēloja radušos trieciena viļņus, uztverot gaismas zibspuldzi kā plazmas formas.

Pistoles garnelēm nav monopola zemūdens plazmas ražošanā. Cilvēki metina zemūdens, izmantojot plazmu, kas pazīstama kā plazmas loka metināšana, kas rada intensīvu siltumu. Pētnieki var arī plazmā veidot ūdeni ar lāzeriem. Problēma ir tā, ka šie līdzekļi ir neefektīvi. Spraugas izmantošana, lai radītu plazmu, ir 10 reizes efektīvāka par iepriekš pētītajām metodēm. Tas tomēr prasīs lielāku attīstību līdz apjomam.

Tas var kļūt vēl efektīvāks, jo pētniekiem nav obligāti jāievēro pistoles garneles bioloģija. Faktiski Staack saprata, ka viņi varētu apgriezt nagla augšējās daļas izmēru. Faktiskajās pistoles garnelēs tas ir sīpols, jo tas satur muskuļus, kas nepieciešami, lai darbotos ekstremitāšu vidū. Taču šī bioloģiskā versija neierobežo šo robotu versiju.

"Atkārtojot to, ko dzīvnieks ir izdarījis, ir pirmais solis," saka Stenfordas universitātes biologs Rachel Crane, kurš palīdzēja attīstīt Ninjabotu – ierīci, kas atkārto skandāla garneles streiku, kas līdzīgi rada kavitācijas burbuļus. "Tad jūs varat to apskatīt un izdomāt, jā, man nav vajadzīga milzu muskulatūra, un tāpēc es varu izgriezt šo daļu. Tad varat izveidot labāku sistēmu. ”

Pētnieki varētu pat vēlēties atskatīties uz dabu, lai izmainītu sistēmu. Simtiem pistoles garneļu sugas jūrā tiek noķerti, katrs ar savu unikāli pielāgotu naglu. Tas un pat indivīdi iekšpusē suga atšķiras pēc to morfoloģijas.

„Attīstības substrāts, vienīgais iemesls, kāpēc mēs šodienas visu veidu dažādās garneles esam, ir saistīts ar individuālām variācijām,” saka hercoga biologs Sheila Patek, kurš pēta mantisu garneļu streiku. Tātad, kamēr pētnieki var izdarīt paši savu kniebienu robotu, viņi var arī iedvesmoties no pistoles garneļu raksturīgās daudzveidības, lai spēlētu ar citiem nagiem, izņemot to, ko tie sākotnēji bija 3D drukāti.

Šī daudzveidība var kādu dienu redzēt ar pistolēm-garneļu iedvesmotu ierīci, ko izmanto dažādos laukos. Viena pieeja būtu izmantot nagus radītas plazmas, lai urbtu pa klintīm, jo ​​vēžveidīgie dzīvo savvaļā, lai padarītu mājas rifā. Vai arī jūs varat izmantot ūdens attīrīšanas sistēmu, sadalot ūdeni tās sastāvdaļās, kas veido peroksīdu. "Šie peroksīdi var uzbrukt organiskajiem piesārņotājiem ūdenī," saka Staack. „Ja domājat par sadzīves ūdens tīrīšanu vai notekūdeņu attīrīšanu, efektivitāte kļūst ļoti svarīga.”

Un tā pistoles garneles atrod vēl dažus nagus.


Lielāki WIRED stāsti