Czy kości pterozaurów mogą wpłynąć na przyszłość inżynierii lotniczej

Naukowcy sugerują, że budowa skamieniałych kości pterozaurów może być kluczem do opracowania lżejszych i mocniejszych materiałów dla nowej generacji samolotów.

.Naukowcy z University of Manchester wykorzystali zaawansowane techniki obrazowania rentgenowskiego do zbadania skamieniałych kości pterozaurów, w najmniejszej możliwej skali, które mogą wpłynąć na opracowanie nowych innowacyjnych rozwiązań w zakresie inżynierii lotniczej.

Badacze odkryli, że kości pterozaurów zawierały złożoną sieć maleńkich kanałów, dzięki czemu były zarówno lekkie, jak i niezwykle wytrzymałe – analiza pozwoliła na poznanie szczegółów tych struktury dokładniej niż kiedykolwiek.

Naukowcy twierdzą, że te analiza starożytnych skamieniałości ma potencjał, aby rozpocząć rewolucję „paleo-biomimetyki” – wykorzystując biologiczną budowę prehistorycznych stworzeń do opracowania nowych materiałów. Badanie zostały opublikowane w czasopiśmie Scientific Reports.

„Przez wieki inżynierowie szukali inspiracji w naturze – na przykład, jak zadziory roślinne doprowadziły do wynalezienia rzepów. Rzadko jednak sięgamy do wymarłych gatunków w poszukiwaniu inspiracji dla nowych rozwiązań inżynieryjnych – a powinniśmy. Jesteśmy bardzo podekscytowani, że znaleźliśmy i zmapowaliśmy te mikroskopijne struktury w kościach pterozaurów i mamy nadzieję, że pewnego dnia będziemy mogli je wykorzystać do zmniejszenia masy materiałów lotniczych, co wpłynęłoby na zużycie paliwa i potencjalnie czyniłoby samoloty bezpieczniejszymi” – mówi Nathan Pili z University of Manchester.

Pterozaury, bliscy krewni dinozaurów, były pierwszymi kręgowcami, które latały. Podczas gdy wczesne gatunki miały zwykle rozpiętość skrzydeł około 2 metrów, późniejsze ewoluowały w znacznie większe organizmy, o rozpiętości skrzydeł do 10 metrów. Taki rozmiar oznaczał, że musiały stawić czoła wielu wyzwaniom inżynieryjnym, aby wzbić się w powietrze, między innymi wykształcając długą błonę skrzydłową rozciągającą się głównie z jednego palca.

Naukowcy wykorzystali najnowocześniejszą rentgenowską tomografię komputerową (XCT) aby zeskanować skamieniałe kości pterozaurów z rozdzielczością bliską submikrometrowej, odkrywając złożone struktury około 20 razy mniejsze niż szerokość ludzkiego włosa. Mapowanie 3D wewnętrznych struktur znajdujących się w kościach skrzydeł tych stworzeń nigdy nie zostało osiągnięte w takiej rozdzielczości (~0,002 mm).

Badacze odkryli, że unikalna sieć maleńkich kanałów i porów w kościach pterozaurów – niegdyś wykorzystywana do transferu składników odżywczych, wzrostu i stabilności – pomagała również chronić przed mikropęknięciami poprzez amortyzację, pełniąc zarówno funkcje biologiczne, jak i mechaniczne.

Odtwarzając te naturalne wzorce, inżynierowie mogliby nie tylko tworzyć lekkie, wytrzymałe komponenty, ale także wykorzystywać czujniki i samoregenerujące się materiały, co stworzyłoby nowe możliwości dla bardziej złożonych i wydajnych projektów samolotów. Naukowcy twierdzą, że części mogłyby być również powstawać w drukarkach 3D wykorzystujących metal.  

.Ponieważ przemysł lotniczy nieustannie dąży do uzyskania mocniejszych, lżejszych i bardziej wydajnych materiałów, starożytne rozwiązania natury mogą skrywać w sobie kucz do tego typu podróży w przyszłości. Spoglądając setki milionów lat wstecz, naukowcy i inżynierowie mogą utorować drogę dla przyszłej technologii lotniczej.

Oprac. EG