วิศวกรเลียนแบบครีบปลา

ภาพ “We Hardly Knew Ye” โดย Bensou Kua บน flickr

ขณะที่มนุษย์อาศัยกล้ามเนื้อแขนขาเพื่อว่ายในน้ำ ปลากลับใช้เพียงกล้ามเนื้อกระตุกครีบใส ๆ ที่ดูบอบบาง เพื่อเคลื่อนที่ไปมาในน้ำได้อย่างอิสระ นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโคโลราโด โบลเดอร์ (University of Colorado Boulder) นำเสนอผลงานในวารสารวิทยาศาสตร์ วิทยาการหุ่นยนต์ (Robotics Science) เมื่อเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2564 เกี่ยวการศึกษากลไกการทำงานของครีบปลา เพื่อนำมาประยุกต์ประดิษฐ์เครื่องมือที่มีความแข็งแรงแต่ยืดหยุ่นได้เหมือนกับครีบปลา พบว่า บริเวณครีบปลาไม่มีกล้ามเนื้อแต่ประกอบด้วยก้านครีบแข็ง ๆ จำนวนหนึ่ง ปลาจะอาศัยกล้ามเนื้อบริเวณลำตัวช่วยดึงโคนก้านครีบ และควบคุมก้านเหล่านี้เพื่องอครีบซึ่งเปรียบเสมือนนิ้วของมนุษย์ และเมื่อสร้างแบบจำลองสามมิติบนคอมพิวเตอร์และทดลองพิมพ์แบบจำลองครีบปลาด้วยเทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติ (3d printing technology) จะพบว่าการที่ก้านครีบซึ่งประกอบจากวัสดุแข็งมีลักษณะเป็นข้อ ๆ วางซ้อนกับคอลลาเจนอ่อนนุ่ม จะทำให้เมื่อมีแรงดึงหรือแรงอัดบนก้านครีบที่ค่อนข้างแข็งทั้งหมดในทีเดียว ก้านครีบนั้นจะไม่ยอมงอ แต่ถ้าหากออกแรงดึงก้านครีบทีละข้อจะสามารถโค้งงอก้านครีบได้

การค้นพบครั้งนี้อาจนำมาประยุกต์ใช้ในการพัฒนาปีกของเครื่องบิน ให้สามารถเปลี่ยนรูปได้เหมือนปีกนก และทำให้เครื่องบินสามารถเปลี่ยนทิศทางได้เรียบเนียนมากกว่าเดิม นอกจากนี้หากคำนึงถึงความหลากหลายของการใช้ครีบของปลาแต่ละสายพันธุ์ เช่น ปลาบินที่อาศัยครีบร่อน หรือปลาหินที่ใช้ครีบเคลื่อนที่บนพื้นผิวทะเล ก็จะเปิดโอกาสในการวิจัย พัฒนา และประยุกต์ใช้เทคโนโลยีที่เกิดจากการเลียนแบบครีบปลาต่าง ๆ ได้ในอนาคต

 

แบบจำลองก้านเลียนแบบก้านครีบปลา โดยส่วนสีน้ำเงินเข้มเป็นวัสดุแข็งระหว่างที่สีฟ้าเป็นวัสดุนิ่ม ผลการทดลองพบว่าแบบจำลองก้านที่มีลักษณะเป็นข้อ (ขวา) มีความสามารถเปลี่ยนรูปโค้งงอได้ดีกว่าแบบจำลองก้านไม่มีข้อ (ซ้าย) (ภาพประกอบโดย นุชจริม เย็นทรวง)

เรียบเรียงโดย: นุชจริม เย็นทรวง กองวิชาการวิทยาศาสตร์ สำนักวิชาการพิพิธภัณฑ์วิทยาศาสตร์ อพวช

แหล่งที่มาข้อมูล:
https://www.colorado.edu/today/2021/08/11/engineers-uncover-secrets-fish-fins