Virš lubų

Virš lubų

Valentinas Popovas, Berlyno technikos universiteto fizikos ir matematikos mokslų daktaras (Vokietija)
Aleksandras Filippovas, Fizikos ir matematikos mokslų daktaras, Donecko fizikos ir technologijos institutas (Ukraina)
Stanislavas Humpas Biologijos mokslų daktaras, Kylio universiteto Zoologijos institutas (Vokietija)
"Chemija ir gyvybė" № 12, 2016

Pete tvirtino karabiną ant "Katrinko" diržo ir susiejė jo ir jos specifikacijas su optinio pluošto siūlais, austi į virvę. "Katrinko" sušuko pirštines ir šoktelėjo į skylę savo kojomis.

Bruce Sterling, Taklamakan

"Fly" ir "gecko" – inžinierių mokytojai

Lubų pionieriai. Bioninė grupė, vadovaujama Stanislav Gorb iš Kylio universiteto Zoologijos instituto (Vokietija) bendradarbiaujant su firma Binder parengta ir išbandyta lipni medžiaga, pagrįsta straipsnyje aprašytais principais

Mes taip pripratę prie kai kurių kasdienių gamtos stebuklų, kurie mums yra žinomi nuo vaikystės, kad jie mus nenuoselgina ir kartais sukelia susierzinimą. Pasakyk man, ką tu jautiesi, kai pamatai skraidymą ant lango ar lubų? Argi tarakonas, greitai važiuojantis prie mūsų stalo? Nieko, bet sielvartas, ar ne? Ir tikrai jokios minties, išskyrus vieną: kaip jas kuo greičiau atsikratyti! Ir veltui.XXI amžiuje mes jau esame gana pasiruošę galvoti apie kitą "vaikišką" klausimą: kaip jie tai daro?

Akivaizdu, kad jie yra daug lengvesni už mus, bet net ir pasaulio teisė nebuvo atšaukta. Jūs pasakysite, kad lubos yra grubios, ir jos laikosi pažeidimų. Ir jei lubos yra slidžios plastiko? Langas bet kokiu atveju yra pagamintas iš lygaus stiklo, stalo korpusas yra iš plieno, jame nėra nėrinių. Tuo tarpu jie be vargo susidoroja su užduotys ant bet kokių medžiagų paviršių. Jie laukia pranašumų nuo gamtos, bet paimk juos į savo rankas arba, tiksliau, į savo kojas.

Akivaizdu, kad jiems padėjo natūrali atranka, o kova dėl egzistencijos kėlė įvairius tipus ir todėl galbūt netgi visuotinius sprendimus, pagrįstus bendromis gamtos jėgomis. Tačiau su gamtos jėgų įvairovė retai. Jei mes atmetame vargu ar tinkamą šiuo atveju branduolinę ir silpną sąveiką, senas geras elektromagnetizmas išlieka.

Žmogus yra visų dalykų matas, net ir šiuo klausimu. Tai yra padaras, kuris gali pakelti apie jo svorį. Mažesni tvariniai gali pakelti daugiau (žinoma, atsižvelgiant į jų svorį).Visais atvejais situaciją lemia santykis tarp gravitacijos jėgos, proporcingos kūno svoriui ir raumenų jėgos proporcingai sekcijai. Tačiau vienas dalykas yra pakelti krovinį, lygią jo svoriui stovint ant kojų, o kita – išlaikyti svorį. Be raumenų jėgos, šiuo atveju jums taip pat reikia faktinės traukos prie lubų (ar sienos).

Nors gyvūnas ir lubos nėra įkraunamos, vis dar tenka reikalinga jėga ir jis turi tą patį elektromagnetinį pobūdį. Tai yra vadinamoji van der Waalso jėga arba sukibimo jėga.

Pav. 1. Vandervalio jėgos: idealus plotas vienam kvadratiniam centimetrui atsparus automobilio svoriui

Kai du paviršiai liečiasi, jų atomai ir molekulės tampa polarizuotos. Elektroniniai debesys yra perskirstomi taip, kad arčiau kontakto zonos yra nedideli plotai, kurie kiekvienai kontaktinei korpuse yra skirtingi. Ir kūnai šiek tiek traukia. Ši jėga dėl poliarizacijos yra silpna, palyginti su makroskopiškai įkrautų kūno traukliavimu ir greitai (kaip minusas septintasis laipsnis) mažėja atstumu. Bet tai beveik visada ir, tiesa, nėra toks mažas. Jos silpnumas yra iš dalies iliuzinis ir dėl tokad paviršiai beveik visada yra grubūs, jų tikrasis kontaktas yra neišsamus, o atstumai tarp nekontaktinių paviršių fragmentų yra didesni už būdingą sąveikos spindulį. Todėl bendras šios traukos stiprias paprastai yra nedidelis. Bet jei kontaktas buvo baigtas, tuomet 1 cm skersmens lazdele, tvirtai pritvirtintas prie lubų be jokio tvirtinimo, galite pakabinti automobilį! Šis nuostabus faktas turi specialų pavadinimą – "lipni paradoksas" (1 pav.).

Tiesiog įsivaizduokite gyvenimą pasaulyje, kuriame ne tik maži gyvūnai, bet ir mes galėtume vaikščioti, prilipdami prie lubų. Tiesa, mes būtų išmesti ne tik jam, bet ir sienoms bei kėdėms … Kitas klausimas yra, ar mes tokioje erdvėje būtų patogūs. Nors tikriausiai kažkas panašaus į tai būtų naudinga kosmonautikams nesvarumo. Jis nuspaustas ant paviršiaus su būtina skumbučių dalimi – jis pakimba, stumiamas su kitomis dalimis – jis plaukė toliau. Būtų malonu, kad galėtume įtraukti stiprią sukibimą ir valdyti jį savarankiškai. Įdomu tai, kad tai net maždaug aišku, kaip tai padaryti: mes turime išmokti pakeisti tikrąją kontaktinę erdvę, kaip atrodo, kad gyvūnai daro.Vėlgi, mes susiduriame su tuo pačiu "vaikišku" klausimu. Tik dabar, konkretesne forma.

Kaip jie tai daro?

Akivaizdu, kad jie turi du būdus: keisti paviršiaus savybes (bent jau kojas) kontaktiniam laikui arba padidinti realaus kontakto su grubu paviršių plotą, tada jį sumažinti arba derinti abu. Pirmasis metodas dažniausiai naudojamas mažiems gyvūnams, pvz., Vabzdžiams. Jie keičia kojų lūpų kontaktines savybes paprastu, bet gana patikimu būdu – akcentuojant skysčių lašelius. Šie lašeliai prilipo prie abiejų paviršių, užpildydami tarpus tarp jų ir sudarant skysčių tiltus tarp iškyšų, kurie padidina traukos jėgą. Tačiau šis metodas turi akivaizdžių trūkumų. Pirma, skystis turi būti nuolat paskirstomas, už tai mokant su kūno ištekliais. Antra, šis skystis palieka pėdsakus, o jei mes norime sukurti dirbtines sistemas praktiniam naudojimui, tuo mažiau pėdsakų, tuo geriau. Galiausiai metodas neveikia paviršių, sugeriančių skystų lašelių. Atminkite, kad kai kurie augalai net išmoko kurti tokius paviršius.Jie tai daro mažiausiai dviem tikslais: siekiant neleisti nepageidaujamiems vabzdžiams sėdėti ant jų arba, priešingai, užkirsti kelią vabzdžiams išeiti iš spąstų.

Labiau perspektyvus praktinių ir universalių klijų sukūrimas yra tiesioginis Van der Valsas jėgų panaudojimas. Tada jums reikia išsiaiškinti, kaip padidinti kontaktinę plotą, tai yra, pamatyti, kaip tai daroma gamtoje. Pagal mikroskopą įvairioms rūšims priklausantys gyvūnai rodo kokybiškai panašias struktūras, vilius, kurie baigiasi mažais trombocitais (2 pav.). Lankstūs vilniai gali būti pritvirtinti prie netolygios vietovės, taip kompensuojant jo heterogeniškumą ir didinant realaus kontakto plotą. Sprendimas yra neįtikėtinai paprastas ir atrodo labai universalus.

Pav. 2 Gyvenamųjų gyvūnų klijais. Apskritimas apvynioti "lipnias" dalis. Vaizdas: PNAS JAV, 2003, 100, 19, 10603-10606

Nuo skristi į geką

Tačiau gyvuliai nėra vienodi masės, o jų dydžiai kartais skiriasi keliomis eilėmis. Jei sukursite kontaktą vienodai visiems, tada kai kurie iš jų laikysis amžinai, kiti beveik nejaus. Sprendimas pats sako: kuo didesnis yra gyvūnas, tuo didesnė reikalinga jėga ir kuo didesnė kontaktinio paviršiaus dalis.Taigi, kuo mažesnė struktūra turėtų būti aprašyta ir daugiau vilnių už vieneto plotą. Pasirodo, kad taip yra (3 pav.): Kuo didesnis yra gyvūnas, tuo daugiau jis turi vilnius ir kuo mažesnis. Nuo gebėjimo vaikščioti virš lubų prie dydžio sienos yra gekas. Kartais tai yra gana didelis, iki metro ilgio trečdalio, driežas. Tie, kurie gyveno pietinėse šalyse, žino, kad, kai vis dar nesugeba pasilikti, ji nuvilia nuo lubų, ji ir stebėtojai pradeda šaudyti įvairiomis kryptimis.

Pav. 3 Pelkių tankis priklauso nuo gyvūno, einančio ant lubų, masės.

Įvertinimai rodo, kad norint suteikti pageidaujamą patrauklią jėgą, mažiausios struktūros gecko dydis turėtų būti apie 20 nanometrų. Ir tokios struktūros iš tiesų egzistuoja su juo. Tai ne tik kelia konkrečią užduotį nanotechnologams, bet ir suteikia vilties kurti dirbtines dangas, galinčias išlaikyti objektus iš mūsų makroskopinio pasaulio, įskaitant žmogų, pagal svorį. Visa tai padarė geką vienu iš mėgstamiausių paskutinio dešimtmečio studijų objektų. Dėl to sukurtos dirbtinės adhezyvinės dangos, kurios gali atlaikyti žmogų, pavyzdžiui, "Bruce Sterling" didvyrių "traukiančios pirštinės" (žr. Paveikslą straipsnio pradžioje).

Tačiau, kaip paprastai yra, pirmieji šios krypties laimėjimai leido geriau suprasti daugybę problemų, su kuriomis susiduria mokslininkai ir technologai. Atrodytų, kad tarpusavyje nesuderinami reikalavimai yra skirti vilei – mokslininkai susidūrė su tuo 21-ojo amžiaus pradžioje. Blauzdos turi būti plonos, kad galėtų prasiskverbti į mažiausias spragas ir duobes, o tuo pačiu ir stiprios, kad kiekvieno žingsnio metu nebūtų atsikratyti padų. Jie turi būti lankstūs ir palyginti lengva ištiesti, kad pasiektų sudėtingo šiurkščio paviršiaus iškyšulius, o tuo pačiu ir ne per daug, kad jie galėtų lengvai atsiskirti nuo šio paviršiaus, o ne pasiekti vienintelį, pvz., Kramtomąją gumą.

Dirbtinės konstrukcijos iš tokių blauzdų turėtų būti kuo stabilesnės, neištraukti nuo kojos ir išlaikyti didžiulį skaičių (iki milijono) lipnių klavišų ciklų. Tarp tarp vilnių neturėtų būti per daug užterštos dulkės, surenkamos iš paviršiaus, o patys vilnos neturėtų laikytis tarpusavyje, nes abu šie dramatiškai sumažina jų gebėjimą prisitaikyti prie sudėtingo paviršiaus. Pirmuoju atveju subtilus vilnių šepetys palaipsniui virsta standiu baru,panašus į seną batų dėvimą vašku batu, o antrame griovelyje jie klijuoja kartu su grupėmis (klasteriais), praranda savo elastingumą ir sugebėjimą įsiskverbti į mažas reljefo savybes.

Stenkitės suvokti didžiulį

Gyvūnams kyla panašių problemų. Jie praranda dengimo fragmentus, jei jie tvirtai laikosi bet kokio paviršiaus. Ir erdvė tarp pluoštų taip pat užkimšta. Tačiau gyvuliai turi pranašumą, jie yra gyvi, jie gali atgaivinti prarastą, švarų ir šuką, užterštą. Jie turi milijonus metų jų evoliucijos – pakankamai laiko praktikuoti sudėtingą visų išvardytų užduočių sprendimą. Ir jiems tikrai pavyko sujungti nesuderinamus.

Pavyzdžiui, čia yra keletas idėjų, kurios atsiranda beveik iš karto. Vielos gali būti tiek lanksčios, tiek standžios, ir storos, ir plonos, jei jos turi gradiento struktūrą (4 pav.). Tai gali būti pasiekta erdvės pokyčių savybių medžiagos nuo šaknų iki galo ir kiekvieno sriegio storio pokyčius. Tokiu atveju kai kurios vilnos sritys yra naudojamos sustiprinti, o kitos leidžia jam prisitaikyti prie reljefo savybių.

Pav. 4 Fluorescencijos analizė rodo, kad sudėtinė gradiento dalis yra šonkaulių sėdimųjų blauzdos organų šereliuose. Vaizdas: Gamtos komunikacijos, 2013, 4, 1661, 1-7

Visa tai padeda, tačiau to ne visada pakanka. Neįmanoma sklandžiai keisti dydžio iš makroskopinio pasaulio, kuriame gekas gyvena, pavyzdžiui, iki 20 nanometrų jo vilnos antgalių. Tačiau yra ir kitas būdas – padaryti visą struktūrą hierarchinių (Fraktalas): storų šakų į keletą šakų plonesnis, tada kiekvienas iš jų padalinti keli, tada kitą, ir tt Mes galime pasakyti, kad hierarchinė struktūra yra ne realių paviršių medžiagų Fraktalas … Tai yra tikrojo geko atvejis (5 pav.). Ir tai, kad jis veikia, sako, kad idėja veikia. Vienintelė problema yra tai, kaip visa tai dirbtinai pakartoti.

Pav. 5 Geko kaklas yra struktūrų hierarchija iki nanometro dydžio vilnių. Vaizdas: Interface Focus, 2015, 5: 20140065

Atskiras klausimas: kaip gamta galėtų sukurti tokį dalyką? Struktūra turėjo pradėti formuotis spontaniškai, kol ji pradėjo dirbti. Gali būti, kad tai yra grynas evoliucijos sutapimas, kuris pasirodė naudingas ir įsitvirtinęs milijonuose vėlesnių kartų.Bet yra problema, kad supratau, net Darvinas: Kaip galėtų sudėtingų prietaisų, kurie turi ne vieną, bet keletą pakeitimų, jei kuri nors iš šių pokyčių nėra naudinga savaime (ir todėl nematoma atrankos), o jų vienu metu įvykis vargu ? Autoriai turi darbus, skirti šiems klausimams, įskaitant populiaraus straipsnio ( "Chemijos ir gyvenimas" № 9, 1985), bet mes nebus išsiblaškęs dabar.

Hierarchija yra atsitiktinė ar ne, tačiau žemiau esantis lygis yra kitas sistemos lygis, kuris, žinoma, nėra nelaimingas atsitikimas. Kaip matome mikroskopu, remiantis kontakto su į pačių įvairiausių rūšių Willy paviršiaus lygio turi gerai apibrėžtas trombocitų (mentele), ne kartą iš naujo atrastas gamtos. Jau sukūrė gamta, ši forma atrodo gana logiška: galų gale, kai lieknas villus jau pritaikytas prie išsikišimų ir ištraukė adhezijos stipris ne paviršiaus, pageidautina priploti jį šiek tiek, ir toliau didinti kontaktinę plotą. Bet kodėl visi ar beveik visi mentelės nėra apvalios, bet iš vienos pusės išsišakojamos, panašios į pėdą, pėdą? Statiškas stacionariojo spatulio stebėjimas mums neatsako į šį klausimą.Atrodytų, kad jų forma nėra svarbi, ir su tuo pačiu plotu, skirtingų formų Spaltai turėtų būti lygiaverčiai. Galbūt klausimas yra jų priespaudos ar atsiskyrimo dinamika?

Kaip pamatyti nematomą?

Nors praktiškai neįmanoma atsakyti į šį klausimą, gali padėti tik skaitinis modeliavimas. Darbo metu mes jau pakankamai gilinome į hipotezių sritį, tačiau mes pastebime tik ilgos evoliucijos rezultatus ir tikime, kad jie gerai sutaria su mūsų intuityvaus vartojimo samprata. Tačiau mes nematome tarpinių proceso etapų. Galbūt net tais atvejais, kai skirtingų rūšių rezultatai yra vienodi, jie vis tiek yra neteisingi ir paprasčiausiai negalima pakartoti dėl vien tik fizinių priežasčių. Trumpai tariant, be matematinio modeliavimo tikrai negali padaryti. Kompiuterinio modelio žaislų pasaulyje visada tvirtai žinome, kas jame yra, o kas ne, ir todėl mes žinome, koks jo rezultatas ir kas iš blogo. Skaičiavimo eksperimentai suteikia mums galimybę pamatyti atsakymus į klausimus "kas atsitiks, jei …". Įtraukti tuos atvejus, kai tiesioginiai biologiniai eksperimentai yra neįmanomi.

Tarkime, mes esame suinteresuoti, kiek savybių gradientas gali užkirsti kelią pluoštų sukibimui (klasterizacijai), išlaikant galimybę pasiekti gerą sąlytį su grubiu paviršiumi. Ir tuo pačiu metu, kaip tiksliai jo savybės turėtų būti paskirstytos viduje, siekiant optimalaus rezultato.

Skirtingai nuo tikrosios sistemos, kur mūsų pasirinkimas yra ribojamas tik tuo, kas egzistuoja, modeliavimas yra laisvesnis. Akivaizdu, kad visiškai tvirti sriegiai netinka – gero kontakto nebus. Bet galite bandyti jas formuoti skirtingai, derindami sunkius ir minkštus skyrius ir pažiūrėkite, kokia parinktis yra geresnė. Pavyzdžiui: daugiausia ilgio neliečia, pradedant nuo pagrindo ir minkštinant iki sriegio galo, tvirta tik ant pagrindo ir minkšta išilgai viso ilgio ir, galiausiai, minkšta bazėje, bet standus likusiuose sekcijose. Tada reikia skaičiuotai generuoti sudėtingą kontaktinį paviršių su atsitiktine struktūra pagal svarsčių rinkinį, tai yra apie tą patį fraktalą (to paties dydžio), kaip praktiškai visi tikri paviršiai.

Galimybė griežtai reguliariai rinkti temas kiekvieną kartą ir skirtingos fraktalinės paviršiaus parinktys leidžia skaičiavimo modeliavimą kontroliuoti eksperimentu ir leidžia rinkti statistiką.Dabar mes turime teikti šias temas veikiant van der Valso paviršių, ir vienas su kitu. Svarbu pažymėti, kad tiek šių sąveikų yra to paties pobūdžio, kaip tai, kas yra, iš tiesų, yra pagrindinis sunkumas kuriant praktinį plaukuotas sistemos VILLI bando laikytis ne tik paviršiuje, bet ir vienas kitą.

Be kompiuterinį modeliavimą, The Willy sistema liečiasi su paviršiumi, leiskite jam ateiti į pusiausvyros, tada paviršius yra pašalinamas. Visais atvejais, kad Willy linkę būti traukia projekcijų rajonų, kur prilimpa viena su kita. Kai pašalinamas natūralus paviršius, dalis sąveikos, galinčios blokavimo (t.y. traukti bendrų grupių viliozinės projekcijomis), "išjungti" ir tam tikromis sąlygomis gali atlaisvinti VILLI ir palaipsniui grįžti į pradinę padėtį. Tai, kas vyksta pirmasis bandymo sistemos galimybes, o kiti du lieka lipnus Willy (6 pav.). Kitaip tariant, pirmuoju atveju tai yra sumažinama kiekvieno ciklo, o kontaktas vėl paruoštas naudoti, o kiti du – ne. Wildlife pasirinko pirmąjį variantą – VILLI aukštą standžią dalį ir lanksčią antgalį.

Pav.6 Villi gali po kontakto arba atstatyti pradinę būseną (a) arba laikytis kartu (b, į)

Kitas pavyzdys – šluostės ant žemės paviršiaus modeliavimas. Viskas yra aišku, kai gyvūnas stovi ant kojų ir pagal jo svorį mažos "kojos" ant vilnos yra tvirtai prispaudžiamos prie grindų. Ir lubas? Gyvūnas negali jį stumti, o jei bando tai padaryti, jis išspindės nuo paviršiaus ir nukris po savo svoriu. Turime veikti protingiau.

Kai artėja prie lubų, geriausios špagėlės gali spontaniškai liestis su paviršiumi. Sukibimo jėga leidžia jiems sugauti, bet vis tiek per maža, kad laikytų gyvūną. Norėdami pagerinti kontaktą, gyvūnas gali švelniai traukti kojas po juo, tangenciškai iki lubų. Tai nesukuria vertikalios atbaidančios jėgos, o užsikimšęs galas neleidžia šepetėliui iškart pertraukti. Palaipsniui ji nusileidžia link paviršiaus. Visi nauji mentelių smulkintuvai liečiasi su paviršiumi ir prilimpa prie jo. Mes atliekame kažką panašaus, kai prilimpa lipnią juostelę ar juostą. Svarbiausia čia išvengti kraštutinumų: jei pritrauksite per greitai, jau įstrigę antgalis nukristų, jei jis per lėtas, procesas užtruks ilgai. Ir tai yra kiekvienu žingsniu; Akivaizdu, kad gyvūnas kažkaip kontroliuoja traukimo procesą.Mes dar negalime įeiti į galvą, bet sunku įsivaizduoti, kad jis nuolat stebi kiekvieno sriegio įtampą, pavyzdžiui, antikodetą, kuris pamiršo vaikščioti, galvojant apie tai, ką daro 37-oji kojė, kai dvylika žingsnių į priekį . Kalbant apie išlikimą, ne anksčiau. Gamta kažkaip išsprendė optimizavimo klausimą ir tam tikru mastu galime tai pakartoti.

Šiuolaikinio skaitinio modeliavimo grožis yra tai, kad mes galime paprasčiausiai atgaminti mus dominančią erdvinę konfigūraciją. Būtent, atstovauti Spatula skaitmeniniu būdu kaip elastinė plokštė, esanti erdvine erdve tam tikru kampu prie paviršiaus, kuris kontaktuoja su fraktalo paviršiumi vienu iš jo kraštų ir kuris yra traukiamas tam tikra kryptimi tam tikru greičiu (7 pav.).

Pav. 7 Šluostė, kuri klijuota prie lubų horizontaliu tempimu. Vaizdas: Teorinės biologijos žurnalas, 2011, 276, 1, 126-131

Pasirodo, kad jei greitis ir kampas yra per priimtinas ribas, mentelio galas nesulaužtų ir greitesnis, tuo didesnis greitis ir mažesnis nuolydžio kampas. Gamta (arba eksperimentuotoja) turėtų būti atsargiai, bet kuo artimesnė kritinėms vertėms, neviršijančioms jų.Gekonas išmoko teisingai perkelti kojas į paauglystę, žaidimų metu, bandymais ir klaidomis.

Grįžk atgal išspręsk problemą

Pav. 8 Gecko pirštai

Nė vienas iš mūsų niekada nemąstų, kad tuo pačiu metu visą juostą išlankstyti juosta iš paviršiaus. Mes beveik be mąstymo (su visur įsiskverbusiomis skotu, jos sukilimo patirtis apskritai sukaupė), palaipsniui ją pleiskaname, tarsi pasislenktume nuo vieno krašto. Nenuostabu, kad natūralus pasirinkimas, optimizuojantis geką, "išmokė" jį daryti tą patį. Net jo pirštai ant kojų yra išdėstyti taip, tarsi specialiai tai padaryti: jie yra sulenkti ne į paviršių, kaip ir mūsų, bet iš jo (8 pav.).

Gekas nuo lubų ištrina koją, kaip mes atskiedame lipnią juostą – pradedant nuo kontaktinio krašto. Atsiskiriantis nuo paviršiaus, jis atskleidžia pirštus ir išblaško savo vilnius ir mentelės. Jam reikia tik optimalaus greičio klijavimo judesių, ir jis, kaip minėjome aukščiau, mokosi vaikystėje.

Pav. 9 Šią vilnių ir špatų, kaip geko, konfigūraciją sunku sugalvoti

Tai yra savotiškas žmogui, bent jau iš pradžių, kiekvieną naują statinį organizuoti kaip paprastą reguliariai išsidėstų elementų rinkinį.Jos pažengusios, jos palaipsniui praranda savo tvarkingumą, tampa vis sudėtingesnės ir ergonomiškesnės. Tai yra būtent tai, ką žmonės padarė dirbtinai sukurtomis klijais, turėdami kontakto projekcijas ant filmų, kurie yra nuobodu reguliarių tinklelių forma. Žinoma, akivaizdu, kad tai buvo technologiškesnė, tai yra lengviau gaminti.

Tačiau dizaino sudėtingumo padidėjimas gali pateisinti jo gamybos išlaidas. Ir čia vėl ne nuodėmė pažvelgti į problemos knygos pabaiga: kaip gamta tai daro? Čia pažvelk į tai, kaip galinės vilnių struktūros sutvarkomos gecoke (9 pav.). Nieko daryti su naiviai tikėtinu. Tai yra gana daugybė filialų, pakabinti skirtingais aukščiais ir apskritai sunkiau juos paskirstyti erdvėje nei reguliariai sutvarkytos sistemos. Taip, o šveitimo mentelė, pakabinta būsena, kažkaip keista paverčiama priešinga kryptimi, kurioje jie tvirtinami prie tvirtinimo. Gamta negali būti taip klaidingai klaidinga.

Mes negalime tiesiogiai paprašyti jos apie tai, ir šiuo metu mes negalime eksperimentuoti tokios konstrukcijos. Yra ir vienas būdas suprasti jo subtilų ketinimą: sukurti skaitmeninį modelį ir pamatyti, kaip jis elgiasi.Iš tiesų, kaip jau minėta, šiuolaikinio modeliavimo grožis yra tai, kad mes galime dauginti net tokią struktūrą, kuri realybėje neegzistuoja. Mokyti jai visą reikalingą sąveiką: elastingumą, sukibimą, gebėjimą atkurti pradinę formą. Ir tada pamatysite: ką jis padarys, jei jis palieps kiekybiškai atkurtą grubią paviršių?

Taigi mes padarėme. Jie pakabinti ant santykinai standaus lazdelės, kuri leidžiama pasukti, plonos vilnos galai su špagatais, pasukti priešinga kryptimi, sukibę su sukibimu ir visą struktūrą priartėję prie skaitmeninio paviršiaus (10 pav.).

Pav. 10 "Gecko" kotelio "vynuogių krūva" skaitmeninis modelis rodo aukštą efektyvumą. Iliustracija: Interface Focus, 2015, 5, 20140065

Ji elgėsi ir, kaip ji vadovavo! Šaukštelis apačioje sugriebė paviršiaus iškilimų galus ir šiek tiek ištraukė visą struktūrą. Ji sukirpė aplink standą lazdą, o kitą aukščiausią mentelę priartėjo. Kadangi visa sistema buvo nuleista, vis daugiau ir daugiau "Spatul" prisijungė, jie vis labiau ir labiau pasislinkdavo reikiamose kryptimis dėl strypo, į kurį jie pritvirtinti, prikabinimo ir sukimosi.Be jokių gudrybių, patys! Galiausiai, jie yra ant paviršiaus apie tą patį kaip ir tikrasis gyvūnas, tai yra, kontaktinės plokštės – nuo traukimo krypties. Ir tada mes ištraukėme visą sistemą atsargine kopija. Pagal dizaino prigimtį, štampai otlipli iš paviršiaus tiksliai taip, kaip mes darome su scotch, o svarbiausia – pakabinti vėl įvairiose aukštyje, dėl to, kas nesiliplėsi kartu. Taigi tai nėra nelaimingas atsitikimas, bet aukštųjų technologijų plėtra, ir mes turime išmokti ir mokytis iš gamtos.

Kaip rašė Jevtušenko: "Ir akivaizdu, kad gyvenimas nėra toks smulkus dalykas, kai nieko jame nieko neatrodo".

Literatūra
1. V. L. Popovas. Kontaktinės sąveikos mechanika ir trinties fizika. Maskva: Fizmatlit, 2013.
2. V. L. Popov, A. E. Filippov, S. N. Gorb. Biologinės mikrostruktūros su dideliu sukibimu ir trintimi. Skaičiavimo metodas // "Успехи физических mokslų", 2016. T. 186. № 9. P. 913-931.


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: