japán tudósok rájöttek, hogy a katicabogarak hogyan hajtogatják szárnyaikat egy átlátszó mesterséges szárny átültetésével a rovarra, és megfigyelték annak mögöttes hajtogatási mechanizmusát. A tanulmány megállapításai, amelyek segítenek megmagyarázni, hogy a szárnyak hogyan tudják megőrizni szilárdságukat és merevségüket repülés közben, miközben rugalmasabbá válnak a kompakt összecsukáshoz és a földi tároláshoz, tippeket adnak a telepíthető szerkezetek széles skálájának innovatív tervezéséhez, a műholdas antennáktól a mikroszkopikus orvosi műszereken át a mindennapi használatra szánt cikkekig, mint például az esernyők és a ventilátorok.

a katicabogarak nagyon mozgékony rovarok, amelyek könnyedén és gyorsan válthatnak a gyaloglás és a repülés között, mert gyorsan ki tudják nyitni és össze tudják törni szárnyaikat. Szárnyaik az edzett elytrából, az ismerős foltokkal ellátott elülső szárnyakból és a repüléshez használt lágy membrán hátsó szárnyakból állnak, amelyeket az elytra takar és véd.

korábbi tanulmányok azt sugallták, hogy a has Fel-Le mozgása és a szárnyakon lévő összetett origami-szerű gyűrődési minták fontos szerepet játszanak a hajtogatási folyamatban, de hogy az egyszerű mozgás hogyan hoz létre ilyen bonyolult hajtogatott alakot, rejtély maradt. A katicabogarak a szárny összecsukása előtt bezárják elytrájukat, megakadályozva a részletes folyamat megfigyelését, és mivel az elytra a hajtogatás elengedhetetlen eleme, nem is távolíthatók el, hogy felfedjék, mi rejlik alatta.

a hajtogatási mechanizmus és szerkezet tanulmányozására egy japán kutatócsoport egy átlátszó mesterséges elytront készített ultraibolya fénnyel kikeményített gyantából—amelyet gyakran alkalmaznak a köröm művészetében-egy elytron Szilícium lenyomatának felhasználásával, amelyet egy Coccinella septempunctata foltos katicabogárból távolítottak el, és átültetették a hiányzó előszárny pótlására.

A csoport Kazuya Saito, a Tokiói Egyetem Ipari Tudományos Intézetének adjunktusa vezetésével nagysebességű kamerákat használt a hátsó szárny összecsukható és kibontakozó mozgásának megfigyelésére. A tudósok azt találták, hogy a katicabogarak ügyesen használják az elytron szélét és alsó felületét, amelynek görbülete illeszkedik a hátsó szárnyak jellegzetes görbe alakjához, hogy a szárnyakat gyűrődési vonalak mentén hajtsák össze, valamint a hasi emelési mozgásokkal, amelyek a hátsó szárnyak dörzsölését és húzását eredményezik a hátsó tárolóhelyükbe.

“nem voltam biztos abban, hogy a katicabogár képes-e szárnyait köröm műgyantából készült mesterséges elytronnal összehajtani” – mondja Saito. “Meglepődtem, amikor megtudtam, hogy lehet.”ezenkívül a kutatók mikro-komputertomográfiás (CT) szkennelést alkalmaztak a hajtogatott és kibontott szárnyak háromdimenziós (3D) alakjainak, valamint a hátsó szárnyak merev területén lévő hajlítási pontoknak a vizsgálatára, hogy megértsék a szárny transzformációs mechanizmusát, amely a repüléshez szükséges merevséget és erőt eredményezi, és a rugalmasság megkönnyíti a hajtogatást. Kiderült, hogy az erek ívelt alakja, hasonlóan a szalagrugóhoz—a méréshez használt készülékhez, amelyet asztalos szalagnak is neveznek-segít támogatni a szárnyakat. Hasonló szalagrugó-szerű szerkezetek-erősek és szilárdak, ha meghosszabbítják, de önkényesen hajlíthatók és kompakt formában tárolhatók—széles körben használják a térbe telepíthető szerkezetek, például a műholdas antennák hosszabbító gémjeiben és zsanérjaiban.

“a katicabogarak technikája a komplex hajtogatás elérésére meglehetősen lenyűgöző és újszerű, különösen a robotika, a mechanika, a repülőgépipar és a gépészet területén dolgozó kutatók számára” – mondja Saito.

annak megértése, hogy a katicabogarak hogyan tudják teljesíteni a hátsó szárnyuk szilárdsággal és stabilitással történő megerősítésének ellentétes követelményeit, miközben hajlékonyak a leszállás utáni összecsukásra és kompakt tárolásra, jelentős hatással van a mérnöki tudományra.