Ilmuwan telah mengungkap rahasia sayap lipat kepik

2024 Pengarang: Seth Attwood | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-16 16:08

Para ilmuwan dari Universitas Tokyo dapat mengungkap rahasia sayap belakang lipat kepik, setelah menemukan bahwa tidak hanya "penggerak hidrolik" yang telah dipelajari dengan baik dengan jaring pembuluh, tetapi juga elytra dengan perut, adalah terlibat langsung dalam proses ini.

Karya para peneliti diterbitkan dalam Prosiding National Academy of Sciences dan dirangkum di Phys.org.

Kepik mampu, ketika berjalan di atas kaki mereka, untuk melipat sayap mereka kompak di bawah elytra kaku untuk melindungi mereka dari kerusakan. Jika perlu lepas landas, sayap berselaput belakang terbuka dalam rata-rata 0,1 detik. Mekanisme ini dipahami dengan baik, karena kepik mengangkat elytra sebelum melebarkan sayapnya.

Sayap belakang membran kumbang di bawah elytra dilipat seperti origami dan ditembus oleh jaringan pembuluh yang diisi dengan cairan. Sebelum lepas landas, kepik mengangkat elytra dan meregangkan otot-otot segmen toraks ketiga, meningkatkan tekanan cairan di pembuluh sayap terbang. Akibatnya, elastisitas pembuluh meningkat dan sayap mengembang.

Ilmuwan belum bisa melihat secara detail proses pelipatan sayap. Faktanya adalah bahwa setelah mendarat, kepik melipat elytra dan hanya setelah itu mulai menarik sayap belakang, secara aktif membantu dirinya sendiri dengan perut. Rata-rata, kumbang membutuhkan waktu sekitar dua detik untuk melipat sayap terbangnya.

Untuk mempelajari lipatan sayap, para ilmuwan menggunakan kepik berbintik tujuh (Coccinella septempunctata). Dia memiliki bagian dari elytra kaku kanannya dihapus. Area yang dihapus kemudian digunakan sebagai alat untuk membuat salinan resin akrilik bening yang dapat disembuhkan dengan UV. Salinan akrilik elytra kemudian ditempelkan ke sisa elytra ladybug.

Para peneliti melakukan survei cepat terhadap kumbang, dan juga mempelajari bagian terpencil elytra di bawah mikroskop. Ternyata bagian dalam elytron memiliki relief yang sesuai dengan pola kapal sayap terbang. Selain itu, di sisi dalam elytron ada semacam "Velcro" - area yang ditutupi dengan bulu terkecil yang menahan sayap terlipat.

"Velcro" serupa terletak di sisi atas perut. Ternyata setelah mendarat, kepik melipat elytra, dan kemudian mulai mengencangkan dan meluruskan perut. Pada saat ini, tekanan di dalam pembuluh berkurang. Pada pengetatan pertama perut, pembuluh masuk ke ceruk yang sesuai di sisi dalam elytron.

Setelah relaksasi perut, ia meluncur di sepanjang bagian bawah sayap belakang. Kemudian kepik kembali meregangkan perut, yang, mengencangkan, mengambil sayap dan menyelipkannya di bawah elytra. Dalam hal ini, membran transparan di antara pembuluh bertindak sebagai pemandu saat melipat sayap.

Seperti yang dicatat para ilmuwan, tidak seperti origami itu sendiri, sayap kepik tidak terlipat pada sudut yang tajam, melainkan melengkung. Karena ini, kekuatan mekanik mereka kemungkinan akan dipertahankan. Selain itu, puntiran memungkinkan untuk menghindari tertekuknya bejana dan tumpang tindihnya karena deformasi.

Jadi, dengan mengencangkan dan mengendurkan perut, kepik mencapai lipatan lengkap sayap belakang di bawah elytra. Para peneliti percaya bahwa sayap elastis yang terlipat mulai bertindak sebagai semacam pegas terkompresi. Ketika elytra dinaikkan, bagian dalamnya berhenti menempel pada sayap belakang dan mereka, seperti pegas, mulai lurus. Proses penyebaran kemudian diambil oleh "hidrolik".

Ilmuwan Jepang percaya bahwa mempelajari mekanisme membuka dan melipat sayap kepik dan beberapa kumbang lainnya akan menemukan solusi teknis terbaik untuk menciptakan mekanisme lipat untuk berbagai peralatan, mulai dari panel surya dan antena satelit hingga sayap pesawat dek.

Saat ini, tidak ada mekanisme untuk melipat dan membuka sayap yang serupa dengan yang ada pada kumbang. Mekanisme yang digunakan pada pesawat dek adalah satu set penggerak hidrolik dan kunci. Sayap pesawat berbasis kapal induk pada jarak tertentu dari akarnya memiliki lipatan loop engsel.

Pompa khusus, yang memompa tekanan dalam sistem hidraulik, memaksa penggerak mekanisme untuk membuka atau melipat sayap. Dalam posisi ekstrem, sayap diperbaiki. Sayap yang dapat dilipat digunakan pada pesawat dek untuk menghemat ruang sehingga dapat ditempatkan lebih kompak di hanggar atau parkir dek.

Pada awal Februari tahun ini, para peneliti dari NASA dan Universitas Brigham Young mempresentasikan desain radiator yang dapat dilipat untuk mendinginkan satelit bumi buatan yang kecil. Radiator ini terlipat dan terbentang seperti origami. Perangkat akan mengontrol tingkat perpindahan panas dengan menyesuaikan kedalaman lipatan: semakin tinggi, semakin banyak panas yang akan diserap perangkat.