С недавних пор, скорпионы вдохновляют ученых. Наблюдая за желтым скорпионом, который использует бионический щит для защиты от царапин и песчаных бурь, ученые разработали новый способ защиты движущихся частей машин от износа.
Новый взгляд на эрозию металла
Ученые объясняют, что «эрозия твердых частиц» является одной из важных причин материального ущерба или отказа оборудования. Каждый год она наносит урон вертолетным роторам, соплам ракетных двигателей, лопасти турбин, трубам и другим механическим деталям. Ущерб возникает, когда частицы грязи, песка и другого твердого материала в воздухе, воде или других жидкостях попадают на поверхности этих деталей. Фильтры могут помочь удалить частицы, но их необходимо заменить или очистить, в то время как более твердые, эрозионно-стойкие материалы будут стоить дороже, чтобы их разрабатывать и изготавливать. Стремясь развить более устойчивые к эрозии поверхности, группа ученых впервые попробовала использовать секреты желтого fattail scorpion. Скорпион развился, чтобы пережить абразивную мощь суровых песчаных бурь и вдохновил ученых. Они изучали удары и углубления на спинах скорпионов, просматривая существ с помощью 3-D лазерного устройства и разрабатывая компьютерную программу, которая смоделировала поток воздуха, насыщенного песком над скорпионами. Команда использовала модель в компьютерных симуляциях для разработки реальных узорчатых поверхностей, чтобы проверить, какие образцы лучше всего работают. В то же время, испытания на эрозию проводились в простой эрозионной аэродинамической трубе для получения образцов бионной поверхности с канавкой в различных условиях воздействия. Их результаты показали, что серия небольших канавок дает наилучшую защиту от эрозии.
Повышение устойчивости к эрозии
Таким образом, представлен бионический метод для повышения устойчивости к эрозии компонентов машины. Пустынный скорпион (Androctonus australis) является типичным животным, живущим в песчаных пустынях, и может столкнуться с эрозионным действием дующего песка с высокой скоростью. На основе идеи бионики и биологических экспериментальных методов были исследованы механизмы устойчивости эрозии песка пустынного скорпиона. Результаты показали, что скорпионы пустыни использовали специальные микротекстуры, такие как шишки и канавки, для создания функциональных поверхностей для достижения устойчивости к эрозии. Чтобы понять механизмы эрозионной устойчивости таких функциональных поверхностей, в этой работе была проведена комбинация вычислительных и экспериментальных исследований. Для прогнозирования эрозионных характеристик бионных функциональных поверхностей применялся метод вычисления вычислительной жидкости. Результат показал, что поверхности с микротекстуром обладают лучшей устойчивостью к эрозии, чем гладкие поверхности. Дальнейшие испытания на эрозию показали, что поверхности канавок демонстрируют лучшие характеристики эрозии при угле угла наклона 30 °.
С недавних пор, скорпионы вдохновляют ученых. Наблюдая за желтым скорпионом, который использует бионический щит для защиты от царапин и песчаных бурь, ученые разработали новый способ защиты движущихся частей машин от износа.