Efficiënt en multifunctioneel materiaalgebruik in de natuur.

In de nu volgende 17 min. durende video toont Joanna Aizenberg ons fascinerende processen in de natuur, en brengt ze ons op ideeën hoe we deze processen kunnen nabootsen en materialen multifunctioneel kunnen gebruiken.
Joanna is hoogleraar Materiaal Wetenschappen aan de Harvard universiteit en houdt een lezing met dia’s om geïnteresseerde technici op nieuwe ideeën over materialen te brengen.

Joanna Aizenberg toont het van glas gebouwde Venusmandje

Joanna Aizenberg toont het van glas gebouwde Venusmandje


De in de natuur gebruikte materialen zijn vaak multifunctioneel. Er wordt vaak optimaal gebruikgemaakt van meerdere functies van materialen. Het eerste materiaal dat zij bespreekt is niet alleen enorm sterk en buigzaam, het heeft als glasvezel ook verbazingwekkende optische eigenschappen waar ontwerpers van glasvezelkabels jaloers op kunnen zijn. Het wordt bij lage temperatuur geproduceerd door een in de diepzee levende spons met de naam Venusmandje of Euplectella Spons. Het glas wordt in lagen opgebouwd en de spons maakt er een kokervormig bouwwerk van met vierkante mazen waarvan er telkens een open is (om water optimaal binnen te laten) terwijl de volgende maas versterkt is met een diagonaal kruisverband. Het gebouwde patroon is dus niet willekeurig en het zorgt bij zuinig materiaalgebruik toch voor optimale mechanische sterkte. Bovendien is er in elke vierde maas nog een extra versterking die als een spiraal rond de koker loopt. Hoewel de spons geen hersenen heeft wordt op deze manier toch een architectonisch bouwwerk van grote klasse gebouwd. Is dit een kwestie van toeval of ontwerp?

De vijfarmige slangster is uit multifunctioneel materiaal gebouwd.

De vijfarmige slangster is uit multifunctioneel materiaal gebouwd.

Een ander schepsel dat Joanna bespreekt is de slangster ( Ophiocoma Wendti). Deze stervormige zeester leeft tussen koraalriffen en heeft op zijn bovenkant een verbazingwekkend soort pantser. Dat pantser is bedekt met microscopische lenzen, waardoor het fungeert als een samengesteld oog. Overdag is het donkerbruin tot zwart van kleur en ’snachts is het wit van kleur.
Kristallijne bobbeltjes op het pantser fungeren als hoogwaardige microlenzen

Kristallijne bobbeltjes op het pantser fungeren als hoogwaardige microlenzen

Toen wetenschappers de skeletplaatjes van de slangster onderzochten, zagen ze „een uitzonderlijk patroon van dicht opeengepakte, doorzichtige bobbeltjes, elk dunner dan een mensenhaar”, aldus het tijdschrift Natural History. Deze kristallijne bobbeltjes van calciumcarbonaat (calciet) bleken hoogwaardige microlenzen te zijn die licht bundelen op wat kennelijk lichtgevoelige zenuwcellen vlak onder de skeletplaatjes zijn. Bovendien hebben de lenzen precies de vorm die nodig is om het gewenste beeld te produceren. Volgens Joanna Aizenberg blijkt uit de dubbele functie van het pantser van de slangster „een belangrijk principe: in de biologie wordt vaak optimaal gebruikgemaakt van meerdere functies van materialen”.
Geïnspireerd door de slangster hebben wetenschappers een eenvoudige, goedkope manier bedacht om rasters van microlenzen te produceren die uit calciumcarbonaat bestaan. Die worden onder andere in de telecommunicatie toegepast om lichtsignalen door glasvezels te geleiden.
Wat denkt u? Zijn de ’ogen’ van de slangster door evolutie ontstaan of zijn ze ontworpen?

Advertenties

Over gervanpoelgeest

gepensioneerd constructeur, natuurliefhebber
Dit bericht werd geplaatst in Evolutie, Intelligent Design, Natuur, Zeedieren. Bookmark de permalink .