japońscy naukowcy odkryli, jak biedronki składają skrzydła, przesadzając przezroczyste sztuczne skrzydło na owada i obserwując jego mechanizm składania. Wyniki badań, które pomagają wyjaśnić, w jaki sposób skrzydła mogą utrzymać swoją wytrzymałość i sztywność podczas lotu, a jednocześnie stają się elastyczne w celu kompaktowego składania i przechowywania na ziemi, stanowią wskazówki dla innowacyjnego projektu szerokiej gamy rozmieszczonych konstrukcji, od anten satelitarnych po mikroskopijne instrumenty medyczne po Artykuły do codziennego użytku, takie jak parasole i wentylatory.

biedronki są bardzo mobilnymi owadami, które mogą z łatwością i szybkością przełączać się między chodzeniem a lataniem, ponieważ mogą szybko się rozłożyć i zwinąć skrzydła. Ich skrzydła składają się z Utwardzonej elytry, przedplecza ze znanymi plamami i miękko-membranowych Hindu używanych do lotu, które są pokryte i chronione przez elytrę.

poprzednie badania sugerują, że ruchy w górę iw dół w brzuchu i złożone wzory zagięć przypominające origami na skrzydłach odgrywają ważną rolę w procesie składania, ale to, w jaki sposób prosty ruch wytwarza tak skomplikowany złożony kształt, pozostało tajemnicą. Biedronki zamykają elytrę przed złożeniem skrzydła, uniemożliwiając obserwację szczegółowego procesu, a ponieważ elytra są niezbędnymi elementami do składania, nie można ich również usunąć, aby ujawnić, co znajduje się pod spodem.

aby zbadać mechanizm i strukturę składania, japońska grupa badawcza skonstruowała przezroczysty sztuczny elytron z żywicy utwardzanej światłem ultrafioletowym-często stosowany w zdobieniu paznokci—używając silikonowego odcisku elytrona, który usunęli z biedronki plamistej Coccinella septempunctata i przeszczepili go, aby zastąpić brakujące przedni.

grupa, kierowana przez adiunkta Kazuyę Saito z Instytutu Nauk przemysłowych Uniwersytetu Tokijskiego, następnie wykorzystała szybkie kamery do obserwacji ruchów składanych i rozkładających się tylnych skrzydeł. Naukowcy odkryli, że biedronki umiejętnie wykorzystują krawędź i dolną powierzchnię elytronu, którego krzywizna pasuje do charakterystycznego kształtu krzywych żył tylnych, aby złożyć skrzydła wzdłuż linii zagnieceń, wraz z ruchami podnoszenia brzucha, które powodują pocieranie i wciąganie Hindusów do ich grzbietowej przestrzeni magazynowej.

„nie byłem pewien, czy biedronka może złożyć skrzydła sztucznym elytronem wykonanym z żywicy do paznokci” -mówi Saito. „Więc byłem zaskoczony, kiedy dowiedziałem się, że może.”

ponadto naukowcy wykorzystali skanowanie mikro tomografii komputerowej (CT) do zbadania trójwymiarowych (3D) kształtów złożonych i rozłożonych skrzydeł oraz punktów zginania w sztywnym obszarze Hindusów, aby zrozumieć mechanizm transformacji skrzydeł powodujący sztywność i wytrzymałość niezbędną do latania oraz elastyczność ułatwiającą składanie. Ujawnili, że zakrzywiony kształt w żyłach, podobny do sprężyny taśmowej—urządzenia używanego do pomiaru znanego również jako taśma Ciesielska—pomaga podtrzymać skrzydła. Podobne struktury sprężyn taśmowych-mocne i mocne po rozciągnięciu, ale które można dowolnie wyginać i przechowywać w zwartej formie-są szeroko stosowane w wysięgnikach przedłużających i zawiasach konstrukcji rozmieszczonych w przestrzeni, takich jak anteny satelitarne.

„technika biedronek do składania złożonych jest dość fascynująca i nowatorska, szczególnie dla naukowców z dziedziny robotyki, mechaniki, lotnictwa i inżynierii mechanicznej”, mówi Saito.

zrozumienie, w jaki sposób biedronki mogą spełnić sprzeczne wymagania, aby wzmocnić swoje przeszkody siłą i stabilnością podczas lotu, a jednocześnie uczynić je giętkimi do składania i kompaktowego przechowywania po wylądowaniu, ma znaczące implikacje dla nauk inżynieryjnych.