دراسة جديدة: تصميم أماء سمك القرش يتيح أنابيب خالية من الصمامات لتدفق التدفق

كشف تقرير أنه تم تطوير الأنابيب المصممة خصيصًا لتدفق السوائل في اتجاه واحد دون استخدام الصمامات، مستلهمة من البنية المعوية لأسماك القرش، ابتكر تصميمًا في أنابيب جامعة واشنطن تتميز بوجود حلزون داخلي، والذي ياكي وداعًا لشكل اللولبي الموجود في أسماك القرش.

وقد يمهد هذا التصميم لأنظمة نقل السوائل الأكثر متانة من خلال القضاء على الحاجة إلى الصمامات التقليدية، وتمت دراسة البنية المعوية لأسماك القرش، والتي تقيد بشكل طبيعي في اتجاه واحد، وتطبيقاتها المحتملة في الهندسة.

ونشر الفريق نتائجه في مجلة Proceedings of the National Academy of Sciences. وأشرفت على البحث سارة كيلر، مادة كيميائية في جامعة واشنطن، والتي ساهمت ما إذا كان جونسون من هذه الاستراتيجية في الإلكترونيات الاصطناعية، ووصفت كيلر لـ Science News Explores كيف تساهم في تحقيق التعاون بين الخبراء في الفيزياء وكيمياء المواد والتجريب الشامل والشامل.

تم اختبار الحلزونات الصلبة والمرنة

استخدم فريق البحث للطباعة الثلاثية الأبعاد لبناء البنية التحتية الصلبة لبنية الحلزونية لأمعاء القرش. تميزت كل أنبوب باختلافات في الحجم المتزايد وكثافة الملفات، وتم اختبار هذه التصاميم بتدفق المياه لكفاءتها في تعزيز الحركة في اتجاه واحد.

ووفقًا للتقرير، فقد توصلت الأنابيب إلى أن المتجه اللولبي للأسفل يسمح بتباين فريد مرتين إلى ثلاث مرات مقارنة بالتكوينات الطبيعية التي قدمها المتطوعون، وأوضح إيدو ليفين، وهو فيزيائي شارك في الدراسة، وأن المتجه للأسفل يعكس بوضوح لأمعاء سمك القرش، مما يؤدي إلى تنفيذ تدفق مثالي.

ويؤكد التشوه كذلك أن الاختلافات الجزئية بين الأنابيب تم إنتاجها أيضًا وتأثيراتها على ديناميكيات السوائل.

وذكر ليفين أن سرعة تسارع الملاحظات ملحوظة حتى 15 مرة بشكل أسرع عندما كان الحلزون يتوجه بشكل عكسي إلى الأنسجة المؤمنة، حيث أشار حيوان كيلر إلى أن مادة التفاعل بين الموصل والسائل المتدفق لا تزال تتحكم في التحقيق في هذا التأثير بشكل كامل.

التطبيقات المستقبلية التي تم النظر فيها

وقد تم تسليط الضوء على المنافسين المحتملين في هذه التقنية، خاصة في المناطق التي تعتبر ذات أهمية كبيرة ذات أهمية بالغة، وهو الحيوان ألشاكيم نيلسون، وهو خبير كيميائي في المواد في الفريق، في بيان، إلى أن مثل هذه الأنابيب تتنافس من الصمامات يمكن أن تكون مفيدة في الأنظمة تصريف أو تكرار تدفق الهواء، حيث قد تفشل الصمامات التقليدية بسبب التآكل خلال الوقت، ويعتقد أن غياب الساعة في هذا التصميم المتجدد ليس من متطلبات الصيانة.