eknow — обзор технологий

Змеи — невероятно подвижные безногие животные, которые эволюционировали около 150 миллионов лет назад. Несмотря на то, что их тело не имеет конечностей, их организм всё равно подвергается постоянной силе трения. Профессор Станислав Горб и студент Мари-Кристин Кляйн из «Кильского университета» (Kiel University) выяснили, как змеиная кожа адаптируется к такому активному передвижению, сообщает «SciencePlanet».

На самом деле, независимо от среды обитания кожа змеи жёсткая и твёрдая снаружи, но мягкая и гибкая внутри. Опираясь на эти знания исследователи сделали вывод, что биология может вдохновить инженеров на разработку новейших систем с минимальным трением.

Все результаты, касающиеся данного исследования были опубликованы 15-го августа 2012-го года в журнале «Royal Society Interface».

Змеи обитают во всех крупных экосистемах, кроме полярных областей. Они способны лазать по деревьям и под землёй, поэтому их кожа подвергается постоянному трению и должна продержаться по крайней мере два-три месяца, пока не появится новая. «В следствии этого, кожа змеи должна быть оптимизирована против абразивного износа», — предполагает Мари-Кристин Кляйн в начале своих исследований.

Вместе со Станиславом Горбом они изучили кожу четырёх видов змей: песчаного удава (Gongylophis colubrinus), поперечнополосатую королевскую змею (Lampropeltis getula californiae), радужного удава (Epicrates cenchria) и зелёного питона (Morelia viridis), которые проживают в разных средах — от пустыни до тропиков.

«Благодаря этим четырём видам, мы выяснили, что строение кожи отличается в зависимости от среды обитания. Тем не менее, у них есть одна общая особенность: кожа всех четырёх видов жёсткая и твёрдая снаружи, но более гибкая и мягкая внутри, хотя отличается по толщине и структуре в зависимости от вида», — объясняет Кляйн, выводы которого подтверждают его предположения, что кожа змеи оптимизирована против абразивного износа.

Все четыре вида достигают этой адаптации путём развития различных типов клеток. Один из видов имеет довольно толстую кожу с круглой клеткой, а другой имеет относительно тонкую кожу с удлинённой клеткой. «Это говорит о функциональной адаптации, которая развивается у змей во влажных и сухих местах обитания», — говорит Кляйн.

«Эта область исследований является чрезвычайно новой», — добавил Кляйн. «Общий состав змеиной кожи известен, однако, никто не рассматривал влияние этого состава на механические свойства материала. Материал, который имеет переход от жёсткой внешней стороны до гибкой внутренней части может распределять воздействующую силу на большую площадь, в результате этого снижая силу на одной точке».

Возможные области применения такого материала можно найти в медицинской технической отрасли, в которой трение может быть оптимизировано для искусственных имплантатов. Также, благодаря результатам минимизации износа смазочные материалы будут употребляться гораздо реже, в результате этого выгоду может извлечь рынок двигателей и конвейерной техники.

Система трения змеиной кожи является важной моделью в исследовании бионики в «Кильском университете» для разработки новых и оптимизации уже существующих материалов.