3D-printattua hainnahkaa

Jos iho on oikein sileä, niin vedenvastus pienenee ja uintinopeus paranee – totta – mutta vielä paremman ratkaisun ovat löytäneet hait satojen miljoonien vuosien tuotekehittelynsä aikana…

Haiden iho ei ole sileä, vaan pienten teräväsärmäisten suomujen* peittämä – joidenkin haiden ihoa voi käyttää hiekkapaperin tavoin.

Juuri oikeanmuotoisten suomujen ympärille syntyy sopivaa pientä turbulenssia, joka pienentää vedenvastusta. Vielä merkittävämpi juju saattaa piillä siinä, että suomujen aiheuttama pyörteily saa aikaan haita eteenpäin kiidättävän alipaineen.

Ihminen on yrittänyt jäljitellä haiden ihoa ennenkin, mutta heikolla menestyksellä. Haiden suomujen rakenne on monimutkainen, ne ovat hyvin pieniä ja lisäksi vielä limittäin toinen toistensa päällä. Hait eivät myöskään ole mitään jäykkäkuorisia sukellusveneitä, vaan niiden iho joustaa ja taipuu eläinten eleettömän elegantin uinnin tahtiin.

Uusi tekniikka tuli avuksi haiden jäljittelyssä: kolmiulotteisen tulostimen avulla tutkijat pääsivät lähemmäs haiden ihon ja uinnin matkimista kuin koskaan ennen (Wen ym. 2014). Helppoa hain ihon printtaaminen ei ollut, kovia suomuja piti tulostaa joustavalle alustalle, joten tarvittiin kahdenlaista materiaalia. Lisäksi oli tulostettava apurakenteita, jotka lopuksi sitten poistettiin.

Aikaa kokeiluissa kului tutkijoilta vuoden verran. Samaan tarkkuuteen kuin hait ei sittenkään päästy, tulostetut suomut olivat kymmenen kertaa isompia kuin skannatut ja mallinnetut makrillihain 0,15 millimetrin suomut – mutta printattu hainnahka toimi! Pienen robotin evä päällystettiin synteettisellä 3D-hainnahalla ja robotin uintinopeus parani sopivalla tahdilla ja vauhdilla seitsemänkin prosenttia.

Hainnahkauimapukuja tuskin valmistetaan vielä ihan lähivuosina, sen verran vaativaa tekniikka on, mutta kun siihen pystytään niin uinnin maailmanennätykset taatusti ropisevat taas. Ellei sitten hainsuomukangasta ehätetä säännöissä kieltää.

Lähde: Wen, L., Weaver, J. C. ja Lauder, G. V. 2014: Biometric shark skin: design, fabrication and hydrodynamic function. J. Exp. Biol. 217: 1656-1666. Disclaimer: en ole lukenut kuin abstraktin (ja blogikirjoituksia), juttu on maksumuurin takana enkä halunnut maksaa enkä tällä kertaa vaivata ketään pdf-pyynnöllä.

*Hain suomut ovat oikeastaan hampaita – tai hampaat suomuja – Erään planeetan ihmeitä -blogin hieno kirjoitus.

Mainokset