科学者たちはハサミムシの折り畳み可能な羽にヒントを得て、折り畳み可能な3Dプリント構造を研究している

ハサミムシが怖い私にとって、ハサミムシがどのように飛ぶのかを知ることは、少し創造的です。スイスのチューリッヒ工科大学とインディアナ州のパデュー大学の研究者たちは、ハサミムシの羽からヒントを得て、3Dプリントを使って折り畳み式の羽の設計原理についてさらに研究を進めている。

（写真：ヤコブ・ファーバー/ETHチューリッヒ）
ご存知のとおり、ハサミムシは明らかに飛行能力があるだけでなく、羽のデザインも信じられないほど複雑です。これは、使用していないときには羽を体にしっかりと折りたたむことができるため、土を傷つけることなく土の中に潜ることができるからです。いよいよ飛ぶときになると、翼は 1 つの関節の動きで展開し、その後筋力を使わずに格納することができます。羽そのものはハサミムシの表面積を10倍に増やし（動物界で最も高い「折り畳み率」と言われている）、飛行中に安定させるために筋肉の活動を必要としないと言われており、研究者にとっては非常に魅力的だった。研究チームは、ハサミムシの飛行メカニズムを研究する際に、3Dプリント技術を使用して、弾性折り畳みを統合した簡素化されたバイオニック翼モデルを多数作成し、実際のハサミムシと同様の折り畳み技術を実現しました。

（写真：ピーター・リュエッグ/ETHチューリッヒ）

3Dプリントされたさまざまな翼型モデルは、「特殊な弾性バイオポリマー」で作られた弾性折り目によって相互接続された硬質プラスチックシートで構成されています。研究者たちは、リンクの配置と厚さを変えることで、異なるタイプのスプリングを作成し、同じジョイントに回転機能と伸長機能の両方を組み込むこともできました。研究者たちはまた、ハサミムシが羽を折りたたんだ状態と広げた状態の両方で安定させる能力を再現しようとしており、これは中央の羽の関節を使って達成された。「この点が、羽を開いた状態と閉じた状態で固定するのです」と主任研究員のヤコブ・ファーバー氏は言う。3Dプリントされた羽は、ハサミムシの羽のように、広げた状態では安定しており、軽く触れるだけで折り畳むことができるという。3Dプリントされた試作品はハサミムシの自然の羽ほど複雑ではないが、科学者たちは羽を折りたたむ生理学的メカニズムを調査している。

研究者たちは、この折りたたみ技術は、折りたたみ式電子機器、地図、テントなど、さまざまな用途に使用できると考えている。ファーバー氏は次のように説明しています。「一度広げてしまうと、元の形に戻すのは不可能な場合が多いです。一方、自動的に折りたためるようになれば、多くの手間が省けます。」しかし、私たちが本当に期待しているのは、宇宙旅行への応用です。科学者たちは、自動で折り畳まれ、自動でロックする折り紙構造を利用して、衛星や宇宙探査機に格納可能なソーラーセイルを製造できると考えています。宇宙探査の場合、アクチュエータやスタビライザーなしで宇宙空間を拡張する能力があれば、打ち上げミッションのスペースと重量を削減できます。この研究は最近、科学誌「サイエンス」に掲載された。

出典: Zhenghao 3D Printing

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