Insektenbeine könnten Ingenieuren helfen, die Sicherheit langer röhrenförmiger Strukturen zu verbessern, die in Flugzeugen zur Gewichtsreduzierung und in Krankenhausgeräten wie Kathetern verwendet werden. Wissenschaftler des Trinity College Dublin untersuchen, wie sich die unterschiedlichen Beinformen von Heuschrecken, Kakerlaken, Stabheuschrecken und Bienen biegen und knicken, wenn sie Stress ausgesetzt werden.
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| Insektenbeine können wertvolle Informationen über die Knickeigenschaften langer röhrenförmiger Strukturen liefern und möglicherweise Designern von Kathetern und Flugzeugen helfen. |
Die Forscher wählten Insekten mit unterschiedlicher Beinform und Lebensweise aus. Stabheuschrecken haben fünf Längsrippen, die ihre Beine hinunterlaufen. „Wir haben festgestellt, dass diese Rippen das Knicken nicht verhindern“, sagte Taylor, „aber sie helfen den Beinen, intakt zu bleiben. Insbesondere helfen sie, einer bestimmten Art des Knickens, dem elastischen Knicken, zu widerstehen. Dies zeigt, wie Materialeigenschaften und Geometrie interagieren können aufwendige Wege, die bei der Auslegung dünnwandiger Rohre berücksichtigt werden müssen.“
Bienen haben Beine mit dreieckigem Querschnitt, die einen großen flachen Bereich aufweisen, in dem sich ein Pollenkorb befindet. Die Forscher fanden heraus, dass dies das Biegemoment bis zum Versagen nicht wesentlich beeinflusste, was zeigt, dass nicht kreisförmige Querschnitte konstruiert werden können, ohne die mechanische Festigkeit zu beeinträchtigen.
Heuschrecken und Kakerlaken haben hohle Beine mit nahezu kreisförmigem Querschnitt und brechen sich fast die Beine, wenn sie springen. „Im Grunde gehen sie ans Limit. Das ist Evolution, die am Rande operiert“, sagt Taylor.
Es ist zu hoffen, dass das Verständnis der Insektenkutikula zukünftige biomimetische Materialien (dh Materialien, die von der Natur inspiriert sind) inspirieren wird. „Obwohl die Kutikula der Arthropoden eines der am häufigsten vorkommenden Materialien der Welt ist, wissen wir nicht viel darüber“, sagte Taylor.
In den nächsten Schritten dieser Forschung wird getestet, wie lebende Insekten auf Stress reagieren.
