カブトムシグリースはマイクロロボティクスに応用されています

ビデオ: カブトムシグリースはマイクロロボティクスに応用されています
ビデオ: 徹底解説!DXメカブトン 2モード変形 & 光ってしゃべる ビークル・ロボモード レビュー!タイムボカン24 ボカンメカシリーズ 2023, 2月
カブトムシグリースはマイクロロボティクスに応用されています
カブトムシグリースはマイクロロボティクスに応用されています
Anonim
Image
Image

ドイツの動物学者とデンマークの化学者は、ゴミムシダマシの股関節と脛骨の関節にタンパク質ベースの潤滑剤を発見しました。科学者たちは潤滑剤の化学分析を実施し、それが昆虫の関節を摩耗から保護する方法を正確に発見しました。分泌された物質は、その製造の経済的な方法が発明された場合、マイクロロボティクスで使用するため、およびプロテーゼの製造のための有望な潤滑剤になることができます。この作品は、ジャーナルProceedings of the Royal Society B:BiologicalSciencesに掲載されました。

人間や他の脊椎動物では、関節は滑液で満たされた空洞に囲まれているため、摩擦が減り、骨の表面が出会う場所での摩耗から保護されます。次に、昆虫の関節はカプセル化されていませんが、露出しています。以前の研究では、昆虫の関節の接触領域の表面が、上皮細胞によって分泌された分泌物を輸送する細孔細管で覆われていることが示されています。しかし、これまで昆虫の手足の関節の摩擦を減らすメカニズムは不明でした。

現在、キール大学のクリスチャンアルブレヒト大学のKonstantin Nadeinが率いる研究者は、Zophobas morioカブトムシ(ゴミムシダマシ)の関節の表面の細孔が円筒形の断片に潤滑剤を分泌することを発見しました。この記事の著者は、潤滑剤の組成と、それが昆虫の関節面の摩擦を減らすメカニズムを研究しました。

研究者たちは、走査型電子顕微鏡を使用して、カブトムシZophobasmorioの膝関節の画像を撮影しました。彼らは、関節の大腿骨部分と脛骨部分の接触面が直径約1マイクロメートルの複数の穴で覆われていることを発見しました。それらの間の距離は、平均して、細孔径の3〜4倍です。研究者たちは、ワックスのような物質が細い糸で接続された円筒形の破片の形でこれらの細孔からどのように放出されるかを見ました。糸状の流れの長さは、1マイクロメートルから数十マイクロメートルまで変化します。フィラメントは、長さ200マイクロメートル以上、厚さ数十マイクロメートル以上の塊に集まって、さまざまな長さの断片に分裂したり、無傷のままである可​​能性があります。

Image
Image

カブトムシZophobasmorioの大腿骨-脛骨関節の毛穴と潤滑分泌物のSEM画像

研究者は、潤滑剤が大腿骨に対する脛骨の動きによって関節全体に広がり、小さな断片に分解することを発見しました。塑性変形が容易な潤滑剤は、さまざまな荷重に適応します。昆虫にわずかな負荷がかかると、秘密は乾燥した潤滑剤のように振る舞い、円筒形の破片は実質的に変形せず、高負荷では、潤滑剤の破片が薄くなり、粘性のある液体のように接合面に広がります。

研究者たちはまた、カブトムシの潤滑分泌物の物理的および化学的性質を研究しました。グリースは(室温で)蒸留水に溶解せず、塩酸やクロロホルムにも溶けにくい。ただし、この物質はエチルアルコール(99.8%)および10%アルカリに非常に溶けやすい。グリースの融点は摂氏100度以上に達しました。科学者たちは、赤外線分光法を使用して、潤滑剤が主にタンパク質で構成されており、脂肪酸や脂質も含まれている可能性が高いことを確認しましたが、少量です。

分泌物の潤滑特性を評価するために、研究者はガラス板の間にカブトムシグリースを置き、それをテフロン(固体潤滑剤)および真空(粘性)潤滑剤と比較することにしました。ガラス板は、53、33〜766、67キロパスカルの負荷で毎秒78マイクロメートルの速度で(前後に)こすられました。虫の分泌物が塗られたガラスの滑り摩擦係数(µ = 0.13)は、テフロンで得られた値(µ = 0.14)に匹敵することがわかりました。真空潤滑の場合の摩擦係数は大幅に高かった(µ = 1、13)。

昆虫は、生体模倣研究の伝統的な対象です。先月、中国のエンジニアがミツバチの腹部の表面での毛の役割を調査しました-それらは腹部プレート間の接触を減らし、それによってそれらの間の摩擦を減らすことがわかりました。これにより、ミツバチは伸縮自在の腹部の動きを実行でき、摩擦エネルギーを40%節約できます。このようなコーティングは、乾燥摩擦を回避できない操作中の材料の開発に役立ちます(たとえば、真空設備で)。

トピックによって人気があります