اعماق تاریک اقیانوس (منطقه Abyss)، جایی که فشار آب میتواند استخوان را خرد کند و دما نزدیک به انجماد است، میزبان موجوداتی است که گویی از سیاره دیگری آمدهاند. مهندسان بیونیک (Bionics) با مطالعه این موجودات، در حال ابداع راهکارهایی هستند که در خشکی و فضا کاربرد دارند.
در ادامه، ۳ مورد از عجیبترین این موجودات و الهامات مهندسی آنها را بررسی میکنیم:
۱. میگوی منتیس (Mantis Shrimp)؛ زره و رادار فوقپیشرفته
اگرچه این موجود در اعماق متوسط هم دیده میشود، اما ساختار بدنی آن یکی از عجایب مهندسی مکانیک است.
- مکانیسم ضربه: این میگو ضربهای با سرعت گلوله (۲۳ متر بر ثانیه) وارد میکند. شتاب ضربه آن به قدری زیاد است که باعث پدیده کاویتاسیون (Cavitation) و ایجاد حبابهای انفجاری میشود.
- الهام مهندسی: ساختار چماقمانند این میگو از لایههای فیبر کربنی مارپیچ ساخته شده که انرژی را جذب کرده و ترک نمیخورد. مهندسان از این ساختار برای طراحی زرههای نظامی فوقسبک و بدنه فضاپیماهایی که باید در برابر برخورد ریزشهابسنگها مقاوم باشند، استفاده میکنند.
- بینایی: چشمهای آنها ۱۶ گیرنده رنگی دارد (انسان فقط ۳ تا دارد). این سیستم الهامبخش ساخت دوربینهای تشخیص سرطان شده است که میتوانند تفاوتهای ظریف نوری در بافتهای بیمار را شناسایی کنند.
۲. کرم لولهای اعماق دریا (Giant Tube Worm)؛ مهندسی شیمی بدون خورشید
در نزدیکی آتشفشانهای زیرآبی (Hydrothermal Vents)، جایی که گازهای سمی فوران میکنند، این موجودات بدون دهان و سیستم گوارش زندگی میکنند!
- شیمیسنتز: آنها با استفاده از باکتریهای خاص، سولفید هیدروژن سمی را به غذا تبدیل میکنند.
- الهام مهندسی: این فرآیند الهامبخش طراحی سیستمهای تصفیه فاضلاب صنعتی و بیوراکتورهایی است که میتوانند گازهای سمی کارخانهها را به سوخت یا مواد مفید تبدیل کنند، بدون اینکه نیازی به انرژی خورشیدی داشته باشند.
۳. حلزون زرهپوش (Chrysomallon squamiferum)؛ استاد متالورژی
این تنها موجود زنده شناخته شده است که در ساختار اسکلت و زره خود از آهن (سولفید آهن) استفاده میکند.
- زره سهلایه: صدف این حلزون شامل یک لایه بیرونی آهنی، یک لایه میانی نرم برای جذب ضربه و یک لایه داخلی کلسیمی است. این ترکیب باعث میشود زره در برابر ضربه خرچنگها خرد نشود.
- الهام مهندسی: این ساختار مدل پایه برای طراحی کلاه ایمنی موتورسیکلت و جلیقههای ضدگلوله نسل جدید است که همزمان "سختی" فلز و "انعطاف" پلیمر را با هم دارند.
۴. ماهیهای شفاف (Barreleye Fish)؛ مهندسی نوری
این ماهی دارای سری شفاف و گنبدیشکل است که چشمهایش درون آن قرار دارند و میتوانند به سمت بالا بچرخند.
- الهام مهندسی: این ساختار الهامبخش طراحی حبابهای محافظ لنز در زیردریاییهای اکتشافی و تلسکوپهای زیرآبی است که باید در فشار بالا، کمترین انحراف نوری را داشته باشند.
جدول کاربرد زیستالگو (Biomimicry) در صنعت
موجود الهامبخش | ویژگی بیولوژیک | کاربرد در مهندسی |
میگوی منتیس | ضربه فوقسریع و زره مارپیچ | کامپوزیتهای ضد ضربه فضاپیما |
حلزون زرهپوش | پوسته با روکش آهن | تجهیزات حفاظتی شخصی و زره خودرو |
ماهی مرکب | تغییر رنگ و استتار آنی | پارچههای هوشمند و پوششهای استتار |
کرم لولهای | تحمل فشار و گرما | مواد مقاوم برای حفاریهای عمیق |
چالش فشار (The Pressure Challenge)
موجودات اعماق به جای استخوانهای متراکم، دارای بدنهای منعطف و ژلهای هستند که با آب پر شده است (فشار داخلی برابر با فشار خارجی). مهندسان از این ایده در ساخت رباتهای نرم (Soft Robotics) زیرآبی استفاده میکنند. این رباتها برخلاف زیردریاییهای فلزی، در اثر فشار خرد نمیشوند چون ساختاری مشابه بدن عروس دریایی دارند.
