banner 728x250

Apa Yang Membuat Sirip Ikan Begitu Kuat Namun Fleksibel?

  • Share
Sirip Ikan
banner 468x60

Apa Yang Membuat Sirip Ikan Begitu Kuat Namun Fleksibel? Sebuah studi baru oleh University of Colorado Boulder!

mengungkap rahasia sirip ikan. Studi ini dapat membantu para ilmuwan membuat desain baru untuk alat bedah robotik atau bahkan sayap pesawat terbang.

banner 336x280

Sirip ikan tidak mengandung otot. Namun, mereka dapat mengubah bentuknya dengan presisi dan kecepatan tinggi untuk menghasilkan gaya hidrodinamik yang besar dan kompleks. Kemampuan ‘flexo-morphing’ ini jarang terjadi dalam morphing modern dan material robot.

Francois Barthelat, penulis senior studi tersebut, mengatakan, “Jika Anda melihat sirip, Anda akan melihat bahwa itu terbuat dari banyak ‘sinar’ yang kaku. Masing-masing sinar itu dapat dimanipulasi secara individual seperti jari-jari Anda, tetapi ada 20 atau 30 dari mereka di setiap sirip.”

Untuk Dalam studi tersebut, para ilmuwan menggunakan beberapa pendekatan, termasuk simulasi komputer dan materi cetak 3D. Pendekatan ini membantu mereka mendapatkan wawasan terperinci tentang biomekanik dari struktur tangkas ini. Mereka menemukan bahwa rahasia di balik sirip ikan adalah desainnya yang unik.

Setiap sinar dalam sirip terdiri dari beberapa segmen dari bahan keras yang menumpuk di atas kolagen yang jauh lebih lembut, membuatnya keseimbangan sempurna antara melenting dan kaku.

Close-up image of a ray
Gambar close-up ikan pari di sirip ikan dalam keadaan santai, atas, dan bengkok, bawah. (Sumber: Fracois Barthelat)

Barthel berkata, “Sirip mungkin sama bergunanya. Dalam hal rekayasa, bahan yang kaku dan fleksibel adalah komoditas panas. Perancang pesawat, misalnya, telah lama tertarik untuk mengembangkan sayap yang dapat berubah sesuai perintah, memberi pesawat lebih banyak kemampuan untuk bermanuver sambil tetap mempertahankannya di udara.”

“Pesawat melakukan ini sekarang, sampai batas tertentu, ketika mereka menjatuhkan sayapnya. Tapi itu kaku. Sayap yang terbuat dari bahan morphing, sebaliknya, bisa mengubah bentuknya lebih radikal dan terus menerus, seperti burung.”“Sirip ikan mas run-of-the-mill memiliki struktur berlapis, sedikit seperti roti éclair: Pakunya mencakup dua lapisan bahan kaku dan termineralisasi yang disebut hemitrichs yang mengelilingi lapisan dalam kolagen spons. Tapi lapisan hemitrich itu tidak padat. Mereka dibagi menjadi beberapa bagian seolah-olah seseorang telah memotong éclair menjadi potongan-potongan kecil.”

 

Menggunakan simulasi komputer, para ilmuwan memeriksa sifat mekanik sirip. Mereka menemukan bahwa segmen tersebut dapat membuat semua perbedaan.

Barthel berkata, “Semua segmen, pada dasarnya, membuat engsel kecil di sepanjang sinar. Saat Anda mencoba menekan atau menarik lapisan tulang itu, mereka memiliki kekakuan yang sangat tinggi. Ini sangat penting bagi sinar untuk melawan dan menghasilkan gaya hidrodinamik yang mendorong air. Tetapi jika Anda mencoba menekuk lapisan tulang individu, mereka sangat patuh, dan bagian itu sangat penting agar sinar mudah berubah bentuk dari otot dasar.”

 

Menggunakan printer 3D, para ilmuwan kemudian menguji teori tersebut dengan membuat model sirip ikan yang terbuat dari plastik—beberapa dengan engsel built-in dan beberapa tanpa engsel. Idenya berhasil: Tim menemukan bahwa desain tersegmentasi memberikan kombinasi kekakuan dan kemampuan morphing yang lebih baik.

Barthel say, “Kami baru menggores permukaan dari keragaman sirip yang luas di dunia ikan. Ikan terbang, misalnya, menggunakan siripnya untuk meluncur di atas air, sedangkan ikan lumba-lumba menggunakan siripnya seperti kaki untuk berjalan di darat.”

 

“Kami ingin melanjutkan apa yang telah ditinggalkan oleh para ahli biologi dan zoologi, menggunakan latar belakang kami dalam mekanika material untuk memajukan pemahaman kami tentang sifat-sifat fantastis dari alam.”

Referensi Jurnal: Florent Hannard dkk. Segmentasi pada sirip memungkinkan amplitudo morphing yang besar dikombinasikan dengan kekakuan lentur tinggi untuk material robot yang terinspirasi ikan. DOI: 10.1126/scirobotics.abf9710

 

banner 336x280
Baca juga:  Cara Download Sertifikat Vaksin 1 dan 2 di Peduli Lindungi - LAGIKEPO
banner 120x600
  • Share