นักวิจัยในเกาหลีใต้ได้สร้างสรรค์วัสดุเทียมที่มีคุณสมบัติยืดหยุ่น ยึดติด ทำความสะอาดตัวเอง สัมผัส และดึงได้เช่นเดียวกับใยแมงมุมธรรมชาติ ใยสังเคราะห์ซึ่งทำจากเจลยืดกึ่งแข็ง ทำงานโดยใช้ไฟฟ้าสถิตและอาจมีการใช้งานในกล้ามเนื้อเทียม กริปเปอร์ และอุปกรณ์ปีนกำแพงที่ทำความสะอาดตัวเองได้ ใยแมงมุมมีความต้านทานแรงดึงสูงกว่าเหล็กกล้าถึงห้าเท่า และด้ายที่ยืด
ได้นั้นเคลือบด้วยกาวที่ช่วยให้แมงมุมจับและดักเหยื่อ
ในใยแมงมุมได้ การเคลือบกาวนี้มีข้อเสียคือดึงดูดสิ่งปนเปื้อนจากสิ่งแวดล้อม ทำให้ประสิทธิภาพในการจับใยลดลงเพื่อแก้ปัญหานี้ แมงมุมได้พัฒนากลยุทธ์หลายอย่างในการลดและขจัดสิ่งสกปรกและเศษซากออกจากใยของมัน หนึ่งในกลยุทธ์ดังกล่าวคือการสร้างโครงสร้างเว็บแบบมินิมอลแล้วรอให้เหยื่อบินหรือคลานเข้าไป ขณะที่เหยื่อต่อสู้กับด้ายเหนียว
แมงมุมจะสัมผัสได้ถึงใยที่สั่นสะเทือน กระเด้งเข้าสู่การทำงานและพันเหยื่อที่ผูกไว้อย่างอ่อนด้วยด้ายเพิ่มเติม ซึ่งจะดักจับเหยื่อได้ทุกครั้ง โดยไม่ต้องใช้เว็บที่มีพื้นผิวสูงซึ่งสารปนเปื้อนสามารถเกาะติดได้ง่ายขึ้น อีกวิธีหนึ่งคือให้แมงมุมดึงใยแมงมุมแล้วปล่อยอย่างรวดเร็ว ทำให้สิ่งปนเปื้อนกระเด้งออกมาในลักษณะเหมือนหนังสติ๊กเมื่อใยสั่นสะเทือน
การเลียนแบบการกระตุ้นและการรับรู้ของแมงมุมนักวิทยาศาสตร์รู้สึกทึ่งกับชีววิทยาของแมงมุมมานานแล้ว และหลายคนพยายามที่จะเลียนแบบทั้งการกระตุ้นและสัมผัสของแมงมุม หรือคุณสมบัติโครงสร้างและทำความสะอาดตัวเองของไหม อย่างไรก็ตาม การสร้างพฤติกรรมของใยแมงมุมในห้องปฏิบัติการนั้นไม่ใช่เรื่องง่าย อย่างไรก็ตาม ความพยายามครั้งก่อนที่จะทำเช่นนั้นได้มุ่งเน้นไปที่การสร้างวิธีที่แมงมุมหมุนใยตามธรรมชาติของมันเป็นหลัก
ทีมที่นำโดยJeong-Yun SunและHo-Young Kimจากมหาวิทยาลัยแห่งชาติโซลได้ใช้แนวทางที่แตกต่างออกไป วิธีการนี้เกี่ยวข้องกับการใช้ไฟฟ้าสถิตกับเส้นใยคล้ายเส้นใยของออร์แกโนเจลที่นำไฟฟ้าและยืดหยุ่นได้ ซึ่งเป็นวัสดุกึ่งแข็งที่ทำจากโมเลกุลที่ทำให้เกิดเจลในตัวทำละลายอินทรีย์ (ในกรณีนี้ โซ่โพลีอะคริลาไมด์แบบไขว้คล้ายโควาเลนต์ในเอทิลีนไกลคอลที่ละลาย) ลิเธียมคลอไรด์) จากนั้น เส้นใยของออร์แกโนเจลนี้จะถูกห่อหุ้มด้วยยางซิลิโคนและเคลือบด้วยสารประกอบเพอร์ฟลูออริเนตที่ไม่ชอบน้ำ เพื่อลดพลังงานพื้นผิวของพวกมัน
นักวิจัยซึ่งรายงานผลงานของพวกเขา
ในScience Roboticsได้ทอเส้นใยคอมโพสิตเหล่านี้เป็นโครงสร้างที่คล้ายกับใยแมงมุมธรรมชาติ พวกเขาพบว่าพวกเขาสามารถทำให้เส้นใยของเว็บยึดติดกับวัตถุเป้าหมายที่ทำจากโลหะ เซรามิก และพอลิเมอร์ได้ด้วยสนามไฟฟ้าสถิตที่เกิดขึ้นระหว่างเส้นใยที่อยู่ติดกันเมื่อใช้ไฟฟ้าแรงสูง
แรงสั่นสะเทือนช่วยขจัดสิ่งปนเปื้อน
Sun, Kim และเพื่อนร่วมงานพบว่าวัตถุเป้าหมายเหล่านี้สร้างการตอบสนองทางไฟฟ้าในเส้นใยนำไฟฟ้าอิออนทันทีที่เส้นใยสัมผัสพวกมัน ทำให้เกิดกระบวนการยึดเกาะโดยไฟฟ้าสถิต พวกเขายังค้นพบว่าพวกเขาสามารถทำให้เส้นใยสั่นสะเทือนโดยใช้สนามไฟฟ้าระหว่างคู่ของเกลียว การสั่นสะเทือนเหล่านี้เมื่อรวมกับการเคลือบที่ไม่ชอบน้ำของเส้นใย ช่วยขจัดสิ่งปนเปื้อนที่อาจลดแรงยึดเกาะ แท้จริงแล้ว หลังจากทำความสะอาดตัวเองแล้ว ใยสังเคราะห์สามารถกู้คืนแรงยึดเกาะเดิมได้เกือบ 99%
ในบทความที่เกี่ยวข้อง Jonathan Rossiterนัก วิทยาการหุ่นยนต์จาก University of Bristolสหราชอาณาจักร และหัวหน้ากลุ่มSoft Roboticsที่Bristol Robotics Laboratoryตั้งข้อสังเกตว่าวัสดุนำไฟฟ้าไอออนิกที่ยืดหยุ่นและยืดหยุ่นได้สามารถนำมาใช้ทดแทนตัวนำไฟฟ้าทั่วไปได้ในอนาคต กล้ามเนื้อเทียมไฟฟ้า Rossiter ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับงานของทีมโซล แนะนำว่าโครงสร้างดังกล่าวอาจมีประโยชน์เมื่อพัฒนาอุปกรณ์ช่วยเหลือแบบสวมใส่ได้แบบหุ่นยนต์แบบนุ่มสำหรับผู้สูงอายุหรือผู้ทุพพลภาพ
แมงมุมพุ่งเข้าหาเหยื่อโดยใช้พลังงานที่สะสมอยู่ในใยของมันYounghoon Lee หัวหน้า ทีม วิจัยเห็นด้วย โดยเสริมว่าแนวทางของทีมยังสามารถนำไปใช้กับ “ส่วนประกอบหุ่นยนต์ที่มีอยู่ตามไฟฟ้าสถิต เช่น กริปเปอร์ไฟฟ้าสถิต ตัวกระตุ้นอิลาสโตเมอร์อิเล็กทริก และเซ็นเซอร์สัมผัสแบบคาปาซิทีฟ” นอกจากนี้ ความสามารถของวัสดุในการทำความสะอาดตัวเองยังสามารถนำมาใช้ในหุ่นยนต์ที่ใช้การยึดเกาะด้วยไฟฟ้าเพื่อปีนกำแพง
ปัจจุบันจำกัดเฉพาะพื้นผิวที่สะอาดปราศจากฝุ่น
สำหรับข้อเสนอแนะสำหรับการทำงานในอนาคต Rossiter ตั้งข้อสังเกตว่า “น่าสนใจอย่างยิ่งที่จะพัฒนาการเปรียบเทียบของแมงมุมเพิ่มเติม โดยอาจเห็นว่าแมงมุมสามารถทำงานร่วมกับใยแมงมุมไอออนในสภาพแวดล้อมตามธรรมชาติของพวกมันได้อย่างไร โดยให้ข้อมูลเชิงลึกใหม่ๆ เกี่ยวกับชีววิทยา” ในส่วนของพวกเขา ทีมโซลตั้งเป้าที่จะปรับปรุงความทนทานของเส้นใยเว็บ และอาจพยายามปรับตัวเพื่อให้สามารถตรวจจับวัตถุที่ไม่มีประจุได้เช่นกัน
รูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนของแม่เหล็กสเตลลาเรเตอร์ช่วยให้นักวิจัยสามารถสำรวจการกำหนดค่าแม่เหล็กประดิษฐ์จำนวนมากที่สามารถเพิ่มเอฟเฟกต์เสถียรภาพนี้ได้ นักวิจัยได้ศึกษารูปทรงที่เป็นไปได้หลายร้อยแบบสำหรับแนวสนามที่ไม่เสถียรที่สุด และอธิบายสภาวะที่เหมาะสมที่สุดซึ่งสามารถลดการขนส่งที่ปั่นป่วนให้เหลือน้อยที่สุด
Per Helanderหัวหน้าภาควิชาทฤษฎี Stellarator ใน Greifswald กล่าวว่า “งานนี้น่าสนใจในทางทฤษฎี และอาจเกี่ยวข้องกับการทดลองในพลาสมาซึ่งมีพลังงานความร้อนจำนวนมากอยู่ในไอออนเร็ว” “ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ เราสามารถทดลองเชิงลึกเชิงทฤษฎีนี้ และการทดสอบดังกล่าวจะทำให้เข้าใจถึงความปั่นป่วนในพลาสมาฟิวชั่น ผลกระทบมีความสำคัญจริง ๆ ในพลาสมาที่เผาไหม้ของโรงไฟฟ้าฟิวชันหรือไม่เป็นอีกคำถามหนึ่ง และจะขึ้นอยู่กับระบบการปฏิบัติงาน”
นักวิจัยในสหราชอาณาจักรได้พัฒนาวิธีการสแกน CT แบบใหม่ซึ่งให้คุณภาพของภาพที่เหมือนกันในขณะที่ยังลดปริมาณรังสีตามผลการศึกษาที่ตีพิมพ์ในPhysical Review Appliedเทคนิคนี้เรียกว่า cycloidal CT จัดการกับความท้าทายสองประการ เขียนทีมที่รวมผู้เขียนอาวุโสAlessandro Olivoจาก University College London“วิธีการใหม่นี้แก้ไขปัญหาสองประการ” เขากล่าวในแถลงการณ์ที่เผยแพร่โดยมหาวิทยาลัย “สามารถใช้เพื่อลดขนาดยาได้ แต่ถ้าใช้ในปริมาณเท่ากัน จะเพิ่มความละเอียดของภาพได้”
ในแต่ละปีมีการสแกน CT scan ประมาณ 5 ล้านครั้งในสหราชอาณาจักร ในขณะที่ในสหรัฐอเมริกา จำนวนการสแกน CT ต่อปีมากกว่า 80 ล้านครั้ง Olivo และเพื่อนร่วมงานตั้งข้อสังเกตCycloidal CTเพื่อแก้ปัญหาปริมาณรังสี ทีมงานได้พัฒนาเทคนิค CT cycloidal CT ซึ่งแยกลำแสง X-ray ทั้งหมดของเครื่องสแกน CT ออกเป็นชิ้นเล็ก ๆ โดยใส่หน้ากากที่มีช่องเล็ก ๆ เหนือลำแสงเพื่อสร้าง “beamlets” (หน้ากากถูกสร้างขึ้น โดยการชุบแถบทองบนฐานกราไฟท์)
Credit : jogosdojogos.org justsystemsolutions.com jyannamustyle.com katro.info keibairon.net
