گسترش استفاده از پرینتر سه بعدی در علم بیش از پیش افزایش یافته است. نمونه سازی مدل های میکروسکوپی و تست عملکرد های آن در مقیاس بزرگ دانشمندان را به یافته های بزرگی رسانده است. در این مقاله می خواهیم یکی از این موارد که ساخت پوست کوسه می باشد را بررسی کنیم.
پوست کوسه ساخته بشر نشان می دهد که چگونه کوسه ها اینقدر سریع شنا می کنند.
کوسه ها به سرعت و چابکی در زیر آب معروفند. حال اینکه چگونه پوست ناهموار آنها این امر را ممکن می سازد سوالی است که پرینتر های سه بعدی در علم جوابش را داده اند. جوابی که دانشمندان را شگفت زده کرده است.
دانشمندان پس از اسکن دقیق پوست و تولید نمونه سازی اولیه آن توسط پرینتر های سه بعدی، با مواد مصرفی انعطاف پذیر، به این نتیجه رسیدند که این پوست مصنوعی، سرعت شنای انسان را 6.6 درصد افزایش داده است.
پوست کوسه ممکن است در نگاه اول صاف به نظر برسد اما در مقیاس میکروسکوپی از قطعاتی به نام denticles تشکیل شده است که نا هموار و دندانه مانند هستند. این برجستگی های کوچک جریان آب را مختل نموده و جلوی کشیده شدن حیوان در آب را می گیرند. اما دانشمندان دقیقا نمی دانستند که این اتفاق چگونه رخ می دهد. (Biomimicry: به فناوری های هوشمندانه ی الهام گرفته از طبیعت گفته می شود.)
جورج لادر، زیست شناس دانشگاه هاروارد در کمبریج، ماساچوست، این مقاله را منتشر کرد و گفت: این اولین بار است که کسی پتانسیل انرژی شنای پوست کوسه را با پوست صاف مقایسه می کند و توانسته این میزان را اندازه گیری کند.
پوست مصنوعی
برای درک بهتر کارکرد پوست کوسه، دانشمندان نیاز به اصلاح پوست داشتند. از آنجا که اصلاح پوست واقعی ممکن نیست، لادر و همکارانش توسط پرینتر سه بعدی، پوستی مصنوعی را نمونه سازی کردند.
یکی از محققان با تهیه یک کوسه ماهی از بازار محلی و اسکن با وضوح بالا و زوم کردن روی یک دندانه، قادر به ایجاد یک مدل کامپیوتری از پوست کوسه شدند که شامل هزارن هزار denticles بود.
ایجاد پوستی به مشابه پوست واقعی بسیار سخت بود و حضور پرینتر سه بعدی در علم این سختی را برطرف کرد. یک سال تلاش برای پیدا کردن مواد مصرفی مناسب آنها را به گزینه ای به نام یک میکروگراف الکترونی رساند و با پرینت سه بعدی انعطاف پذیر از این ماده ، دانشمندان به هدف خود رسیدند.
سپس محققان این پوست ساخته شده را روی یک فویل انعطاف پذیر قرار دادند و در مخزن جریان آب گذاشتند. کشش آب در مقایسه با فویل بدون پوست 8.7 درصد کاهش یافت. و سرعت شنا را 6.6 درصد بهبود بخشید و همچنین 5.9 درصد مصرف انرژی را کاهش داد.
