Ödleskinn modell för smörjningsfria maskiner

Ingenjörer kopierar nu för tiden ofta design i naturen – ett område som kallas biomimetik – och genererar många viktiga bidrag till vår teknologi. [1] Men ibland är till och med ingenjörerna själva förvånade över hur dramatiska förbättringarna kan vara.

Ett färskt exempel som presenteras i tidskriften ”Bioinspiration and Biomimetics” är kopierandet av den fjälliga huden hos Apotekarskinken (Scincus scincus). [2] Ingenjörer kände redan till att formen och mönstret hos dess icke-överlappande fjäll gör huden ”hal” när den rör sig framåt, men ger den stort rörelsemotstånd i den motsatta riktningen (vilket hjälper varelsen att ta sig framåt). Och de visste också att detta fungerade utan smörjning, eftersom skinken inte utsöndrar oljor eller andra vätskor på sin hud.

Med syfte att undersöka om den här funktionen kan tillämpas inom ingenjörskonsten, etsade forskarna Christian Greiner och Michael Schäfer vid det prestigefyllda Karlsruhe Institute of Technology (Tyskland), liknande fjällformer och -mönster på stålplattor genom att skapa ytmönster med hjälp av laser. När de lät stålet glida över en slät, torr safiryta, blev de förbluffade över upptäckten att det ödleinspirerade etsade mönstret minskade friktionen med häpnadsväckande 40 %.

”Om vi hade lyckats minska friktionen med 1 %, hade våra ingenjörer varit glada; 40 % är verkligen ett skutt framåt och alla är mycket upprymda!”

... sade Greiner. [3]

Det är lätt att inse varför. Denna upptäckt kan bidra till att minska friktionen i maskiner som inte kan smörjas, t.ex. miniatyrapparater där smörjmedel tenderar att hindra och klibba ihop rörliga delar – faktum är att smörjning av denna fjälliga struktur, ökade friktionen trefaldigt jämfört med en jämn yta.2 Den kan också användas för att minska friktionen i de sensorer som används i låsningsfria bromssystem och hårddiskar i datorer, och i de accelerometrar som används i mobiltelefoner. Vidare tyder preliminära resultat på att den fjälliga ytan också minskar slitage.2

Med ytterligare förfining kan de potentiella användningsområdena innefatta ödleinspirerade robotar som kan användas till att utforska extremt dammiga miljöer (där oljiga smörjmedel är mycket svåra att använda och hålla rena).

Självklart, med tanke på inspirationskällan till alla dessa tillämpningar, bör man alltid komma ihåg att Gud tänkte på det först! Tyvärr tillskriver forskarna istället design i naturen som ”resultatet av en lång evolutionär anpassningsprocess”. [2] Man kan fråga sig hur logiskt det är med tanke på de tusentals forskningstimmar som våra smartaste ingenjörer utnyttjat sin intelligens till att helt enkelt kopiera biologisk design – pekar det inte snarare mot att det finns en Designer bakom det hela? Kanske inte så konstigt att Designern inspirerade aposteln Paulus att skriva att Guds makt kan uppfattas genom de verk som Han har skapat - ”därför är de utan ursäkt” (Romarbrevet 1:20).

Referenser och noter

1. Se creation.com/biomimetics.
2. Greiner, C., and Schäfer, M., Bio-inspired scale-like surface textures and their tribological properties, Bioinspiration & Biomimetics 10(4):044001, 30 juni 2015. Tribologi är studiet av fasta ytor som rör sig gentemot varandra, från grekiskans τρίβω (tribō) = gnugga, skrubba.
3. Johnston, H., Reptile skin inspires super-slippery steel surfaces, physicsworld.com, 7 juli 2015.