Разгадав тайну конструкции колючек морского ежа, исследователи разработали новую технологию интеллектуальных сенсоров. Эти устройства найдут обширное применение в области экологического мониторинга, управлении водными ресурсами и создании подводных технологий нового поколения.
Животные и растения нередко вдохновляют ученых на создание новых технологий, и теперь настал момент, когда морской еж стал источником идей. Специалисты разработали новый класс интеллектуальных сенсоров, основываясь на внутреннем строении его шипов, сообщает Phys.org.
Шипы морских ежей представляют собой эффективное средство защиты от возможных угроз. Ученых заинтересовал вопрос о том, есть ли у этих колючек дополнительная функциональность помимо защитной. Поскольку морские ежи не имеют специализированной сенсорной системы, эксперты предположили, что шипы могут действовать как органы осязания. Для проверки этой гипотезы были проведены эксперименты с живыми особями: на концах шипов помещались капли морской воды, при этом использовались высокоскоростные камеры для записи реакции животного.
Выяснилось, что шип может повернуться почти на десять градусов всего за долю секунды. Кроме того, экспериментаторы зафиксировали появление электрического сигнала, возникающего при контакте воды с поверхностью шипа. Подобные сигналы наблюдались даже у мертвых особей, что подтверждало физическую природу явления и исключало участие нервной системы.
Механизм возникновения сигнала оказался весьма интересным: ключевую роль играл внутренний материал шипа — стереом, обладающий пористой структурой. У основания поры шире, а ближе к концу — значительно уже. Поток жидкости, проходящий через поры, вызывает появление электрического напряжения, которое усиливается к вершине шипа. Таким образом, морские ежи имеют возможность воспринимать локальные изменения в водных потоках.
Подражая природе, ученые создали синтетические аналоги натуральных шипов из различных материалов, включая пластик и керамику. Искусственные образцы продемонстрировали способность генерировать электрические импульсы при прохождении воды.
Таким образом, полученный опыт позволил разработать принципиально новые материалы, способные автономно отслеживать движение жидкостей без использования батарей. Ожидается, что данная технология будет применяться в различных сферах, начиная от подводной робототехники и заканчивая мониторингом состояния водоемов и управлением водными ресурсами.
Фото: hi-tech.mail.ru