מאת: אופיר מרום
בקצה אצבעות חסילוני המנטיס נוצר מבנה קשיח מחומרים קרמיים והוא מהווה מקור ידע לתכנון חומרים חדשניים, חזקים וקלים.
חסילוני המנטיס שייכים למחלקת הסרטניים העילאיים, והם ידועים כחיות אגרסיביות. להבדיל מבני משפחתם הימיים, נוהגים חסילוני המנטיס, בין היתר, לרדוף אחרי טרף חי, והם מסוגלים לשפד אותו, להמם אותו במכה או לבתק את איבריו בעזרת זוג הצבתות שלהם. לחסילונים עוצמה המספיקה לשבירת זכוכית האקווריום, לכן נהוג להחזיק אותם בכלים מיוחדים. צבתות של חסילוני המנטיס, שנחקרו בעבודה זו, נראות למעשה כמעין אצבע דמוית אלה או פטיש. אצבעות אלה מסוגלות להאיץ מתחת למים מהר יותר מקליע 22 מ"מ למהירות של 23 מטר לשנייה. העוצמה בנקודת הפגיעה שווה להפעלת כוח של מעל 700 ניוטון, ולמרות העומס הרב, אצבעות החסילונים מסוגלות לספוג אלפי פגיעות כאלו לפני שיוחלפו במהלך תהליך השלה טבעי.
חוקרים רבים בוחרים לחקור את מבנה הקונכיות של רכיכות ואת שריוני הסרטנים, המספקים הגנה נגד טורפים חזקים מהם. הבנת ההרכב של אותם מבנים היא מקור השראה לתכנון חומרים חדשניים, שיהיו חזקים אך בעלי משקל נמוך ככל האפשר. חומרים כאלה דרושים למימוש יישומים רבים ומגוונים כגון שלדות של מכוניות חשמליות ושל מטוסים, בהם חיסכון במשקל גורם ישירות לחיסכון באנרגיה, או אפודי מגן שיאפשרו ניידות גבוהה של חיילים. במאמר שהתפרסם לאחרונה במגזין "Science" מתאר צוות החוקרים למה, אם כן, בחרו לבחון דווקא זן של חסילון המנטיס, (שם מדעי: Stomatopoda).
"המוטיבציה למחקר הייתה להבין מה מאפשר לאצבע החסילונים לספוג פגיעה דומה לאלפי קליעים, ללא נזק", אמר החוקר דיויד קיסאליוס. האצבעות נמצאו כמבנה מורכב מאוד, בעל שלושה אזורים מיוחדים, שפועלים יחד כדי ליצור מבנה, שהוא קשיח יותר מחומרים קרמיים מהונדסים רבים. האזור הראשון ממוקם על פני השטח של האצבע, והוא האזור הקשיח הפוגע במטרה בזמן התקיפה. האזור מאופיין בריכוז גבוה של מינרלים, דומה לזה שנמצא בעצמות אדם. מתחת לו, באזור השני, שכבות של סיבי כיטין (סוכר מורכב), מאורגנים בקונפיגורציה סיבובית ופזורים בתוך מינרלים, המתנהגים כמו בולם זעזועים, סופגים אנרגיה כשגלי הלחץ עוברים לאורך האצבע. לבסוף, דפנות האצבע עטופות בצרורות של סיבי כיטין בניצב לאזור הראשון (אזור הפגיעה), וכך גדלים הדחיסות והקשיחות של האצבע ונשמרת שלמות המבנה בזמן ההתנגשויות המהירות.
החוקרים מתכוונים בין השאר ליישם את המסקנות המחקר כדי לפתח אפוד מגן משופר, וכבר קיבלו מענק של 590,000$ מהצבא האמריקאי לשם כך.
למקור הידיעה
בקצה אצבעות חסילוני המנטיס נוצר מבנה קשיח מחומרים קרמיים והוא מהווה מקור ידע לתכנון חומרים חדשניים, חזקים וקלים.
חסילוני המנטיס שייכים למחלקת הסרטניים העילאיים, והם ידועים כחיות אגרסיביות. להבדיל מבני משפחתם הימיים, נוהגים חסילוני המנטיס, בין היתר, לרדוף אחרי טרף חי, והם מסוגלים לשפד אותו, להמם אותו במכה או לבתק את איבריו בעזרת זוג הצבתות שלהם. לחסילונים עוצמה המספיקה לשבירת זכוכית האקווריום, לכן נהוג להחזיק אותם בכלים מיוחדים. צבתות של חסילוני המנטיס, שנחקרו בעבודה זו, נראות למעשה כמעין אצבע דמוית אלה או פטיש. אצבעות אלה מסוגלות להאיץ מתחת למים מהר יותר מקליע 22 מ"מ למהירות של 23 מטר לשנייה. העוצמה בנקודת הפגיעה שווה להפעלת כוח של מעל 700 ניוטון, ולמרות העומס הרב, אצבעות החסילונים מסוגלות לספוג אלפי פגיעות כאלו לפני שיוחלפו במהלך תהליך השלה טבעי.
חסילון המנטיס. תמונה מאת Slike Baron תחת רישיון CC 2.0
חוקרים רבים בוחרים לחקור את מבנה הקונכיות של רכיכות ואת שריוני הסרטנים, המספקים הגנה נגד טורפים חזקים מהם. הבנת ההרכב של אותם מבנים היא מקור השראה לתכנון חומרים חדשניים, שיהיו חזקים אך בעלי משקל נמוך ככל האפשר. חומרים כאלה דרושים למימוש יישומים רבים ומגוונים כגון שלדות של מכוניות חשמליות ושל מטוסים, בהם חיסכון במשקל גורם ישירות לחיסכון באנרגיה, או אפודי מגן שיאפשרו ניידות גבוהה של חיילים. במאמר שהתפרסם לאחרונה במגזין "Science" מתאר צוות החוקרים למה, אם כן, בחרו לבחון דווקא זן של חסילון המנטיס, (שם מדעי: Stomatopoda).
"המוטיבציה למחקר הייתה להבין מה מאפשר לאצבע החסילונים לספוג פגיעה דומה לאלפי קליעים, ללא נזק", אמר החוקר דיויד קיסאליוס. האצבעות נמצאו כמבנה מורכב מאוד, בעל שלושה אזורים מיוחדים, שפועלים יחד כדי ליצור מבנה, שהוא קשיח יותר מחומרים קרמיים מהונדסים רבים. האזור הראשון ממוקם על פני השטח של האצבע, והוא האזור הקשיח הפוגע במטרה בזמן התקיפה. האזור מאופיין בריכוז גבוה של מינרלים, דומה לזה שנמצא בעצמות אדם. מתחת לו, באזור השני, שכבות של סיבי כיטין (סוכר מורכב), מאורגנים בקונפיגורציה סיבובית ופזורים בתוך מינרלים, המתנהגים כמו בולם זעזועים, סופגים אנרגיה כשגלי הלחץ עוברים לאורך האצבע. לבסוף, דפנות האצבע עטופות בצרורות של סיבי כיטין בניצב לאזור הראשון (אזור הפגיעה), וכך גדלים הדחיסות והקשיחות של האצבע ונשמרת שלמות המבנה בזמן ההתנגשויות המהירות.
החוקרים מתכוונים בין השאר ליישם את המסקנות המחקר כדי לפתח אפוד מגן משופר, וכבר קיבלו מענק של 590,000$ מהצבא האמריקאי לשם כך.
למקור הידיעה
