Urechile duc origami la extrem pentru a-și plia aripile

Pentru a-și desfășura rapid și a-și replia aripile, urechile întinde regulile origami.

Da, pot zbura și acei dăunători de grădină care ies de sub ghivece răsturnate. Deoarece urechile își petrec cea mai mare parte a timpului în subteran și doar ocazional iau în aer, își împachetează aripile în pachete cu o suprafață de peste 10 ori mai mică decât atunci când sunt desfășurate, folosind o serie de pliuri asemănătoare origami. Articulațiile elastice ale aripilor permit insectelor să ocolească unele dintre constrângerile matematice care limitează în mod normal modul în care un material rigid bidimensional poate fi pliat, raportează cercetătorii pe 23 martie în Ştiinţă.

Modelul de pliere al aripilor de ureche ar trebui să fie imposibil conform ecuațiilor matematice care prezic modelele tridimensionale care pot fi realizate prin plierea unui material bidimensional ca o foaie de hârtie, spune coautorul studiului Andres Arrieta, inginer mecanic la Universitatea Purdue din West. Lafayette, Ind.

Teoria origami presupune că materialul care este pliat este perfect rigid. Dar articulațiile aripilor urechilor – unde se formează cutele – sunt bogate într-un polimer cauciucat numit resilină. Această mică întindere permite aripilor de urechi să facă ceea ce nu poate o structură origami obișnuită: se blochează în două conformații diferite, deschise sau pliate și trecerea între cele două.

ARPIPOARE O simulare surprinde modul în care articulațiile elastice din aripa urechii îi permit să se mototozească într-un mod care nu ar funcționa conform regulilor matematice stricte ale plierii origami. Cercetătorii au folosit aceeași abordare pentru a proiecta o structură care se poate bloca fie într-o configurație în mare parte plată, fie într-una îndoită.

Este un exemplu de structură bistabilă – ceva de genul brățărilor palme, populare în anii 1980 și 1990, care trec de la o conformație plată la una curbată atunci când sunt lovite de încheietura mâinii, spune coautorul studiului André Studart, cercetător în materiale la ETH Zürich. Când sunt închise deschise, aripile de urechi stochează energie în articulațiile elastice din resilină. Când această încordare este eliberată, aripile se mototolesc rapid înapoi în poziția lor pliată.

Astfel de construcții pot informa proiectarea robotică. Inspirați de aripi, cercetătorii au creat un prototip de prindere. Piesele sale rigide sunt ținute împreună prin îmbinări cauciucate, plasate strategic. În câteva fracțiuni de secundă, structura se poate trage de la conformația sa în mare parte plată la una care poate prinde un obiect mic și îl poate ține fără forță externă constantă.

APĂȘIȚI ȘI GO O structură inspirată de modelul de pliere al aripii urechii poate prinde un obiect mic și îl poate ține fără forță externă continuă. Jakob Faber/ETH Zürich

În timp ce oamenii de știință alți materiale au depășit limitele origamii făcând piese plate flexibile, în schimb acest design întinde balamalele, spune Jesse Silverberg, fizician la Universitatea Harvard, care nu a făcut parte din studiu. Un astfel de design a fost observat și discutat, dar nu a fost niciodată implementat în acest fel.

Urechea „este un exemplu frumos al modului în care natura folosește extensii ușoare ale origami-ului matematic ideal pentru a face ceva uimitor”, spune Itai Cohen, fizician la Universitatea Cornell, care nu a făcut parte din studiu.

Poate că aceasta este o uşoară răscumpărare pentru insecta mult defăimată.