211service.com
Inny rodzaj wiórów drzewnych
oscar botlon zielony
Urządzenie mikroprzepływowe zaprojektowane przez inżynierów z MIT, Cornell i Duńskiego Uniwersytetu Technicznego może służyć jako prosty, tani siłownik hydrauliczny dla małych robotów.
W przypadku małych systemów produkcja małych ruchomych elementów jest często kosztowna, mówi profesor inżynierii mechanicznej Anette Peko Hosoi. Pomyśleliśmy więc: „A co by było, gdybyśmy mogli stworzyć system hydrauliczny na małą skalę, który mógłby generować duże ciśnienia, bez ruchomych części?”. A potem zapytaliśmy: „Czy coś robi to w naturze?” Okazuje się, że drzewa tak robią.
Drzewa i inne rośliny wciągają wodę z korzeni do liści i pompują cukry wytwarzane przez liście z powrotem do korzeni. Napędzana napięciem powierzchniowym woda przemieszcza się kanałami tkanki naczyniowej drzewa zwanymi ksylem; następnie dyfunduje przez półprzepuszczalną błonę do kanałów innej tkanki naczyniowej, łyka, zawierającej cukier i inne składniki odżywcze.
Im więcej cukru w łyku, tym więcej wody wypływa z ksylemu, aby zrównoważyć stężenia po obu stronach membrany, czyli w pasywnym procesie znanym jako osmoza. Przepływ wody spłukuje składniki odżywcze do korzeni, a proces pompowania jest kontynuowany, gdy korzenie pobierają więcej wody.
Ten prosty model ksylemu i łyka jest dobrze znany od dziesięcioleci, mówi Hosoi. Ale kiedy faktycznie uruchomisz liczby, zdasz sobie sprawę, że ten prosty model nie pozwala na stały przepływ. W rzeczywistości inżynierowie wcześniej próbowali zaprojektować inspirowane drzewem pompy mikroprzepływowe, ale takie projekty przestały pompować w ciągu kilku minut.
Jako student w laboratorium Hosoi, Jean Comtet, SM ’15, zidentyfikował trzecią zasadniczą część systemu pompowania drzewa: jego liście, które produkują cukry poprzez fotosyntezę. Comtet postawił hipotezę, że cukry, które dyfundują z liści do łyka rośliny, zwiększają tam stężenie cukru, tworząc stałe ciśnienie osmotyczne, które umożliwia ciągłą cyrkulację wody i składników odżywczych.
Aby stworzyć pompę, która naśladuje cały system, zespół Hosoi umieścił razem dwa plastikowe slajdy, przez które wywiercili małe kanały reprezentujące ksylem i łyko. Napełnili kanał ksylemu wodą, a kanał łyka wodą i cukrem, oddzielając obydwa szkiełka materiałem półprzepuszczalnym. Umieścili kolejną membranę nad szkiełkiem łykowym i umieścili na nim kostkę cukru, aby odtworzyć cukier z liści drzewa. Kiedy przymocowali chip do rurki prowadzącej do zbiornika na wodę, woda była przez kilka dni biernie pompowana przez chip do zlewki ze stałą szybkością.
Jak tylko wprowadziliśmy to źródło cukru, uruchomiliśmy je przez kilka dni w stałym stanie, mówi Hosoi. Jeśli zaprojektujesz swojego robota w sprytny sposób, możesz bezwzględnie przykleić do niego kostkę cukru i odpuścić.