Udang mantis merak menginspirasi material yang lebih kuat untuk rangka pesawat, baju besi

Mencari cara untuk membuat pesawat dan kendaraan militer yang lebih tangguh dan tahan benturan? Pelajari udang.

Kantor Penelitian Ilmiah Angkatan Udara dan National Science Foundation melakukan penelitian udang merak, udang berwarna pelangi sepanjang 4 hingga 6 inci yang hidup di perairan tropis dan terlihat seperti ulat lapis baja.

University of California Riverside bekerja sama dengan University of Southern California dan Purdue University untuk mempelajari belalang, dengan harapan hal ini akan memberikan petunjuk tentang bahan yang digunakan tidak hanya untuk rangka pesawat, tetapi juga untuk pelindung tubuh militer, rangka kendaraan, dan banyak lagi.

Yang istimewa dari udang ini adalah tongkatnya yang berwarna oranye dan berbentuk seperti kepalan tangan, yang – lihat – dapat berakselerasi di bawah air lebih cepat daripada peluru kaliber .22.

Dengan menyerang mangsanya, gada tersebut sebenarnya mencukur air dan merebusnya, menciptakan gelembung kavitasi yang meledak dan menimbulkan dampak sekunder.

Yang istimewa dari udang ini adalah tongkatnya yang berwarna oranye dan berbentuk seperti kepalan tangan, yang – lihat – dapat berakselerasi di bawah air lebih cepat daripada peluru kaliber .22.

Udang menggunakan gadanya untuk menghancurkan cangkang moluska dan kerangka luar kepiting, yang keduanya sedang dipelajari ketahanannya terhadap benturan.

Klab ini menciptakan kekuatan tumbukan yang lebih dari 1.000 kali beratnya sendiri. Dan itu sangat tangguh; penelitian menunjukkan bahwa ia dapat menahan 50.000 benturan berkecepatan tinggi tanpa mengalami kerusakan selama masa pakainya.

Terbuat dari apa?
Para peneliti sedang memeriksa komposisi tongkat tersebut, yang mampu menahan dampak setara dengan 50.000 peluru. Selain sangat tahan terhadap benturan dan tahan guncangan, bahan ini juga ringan, kaku, dan tangguh.

Keramik ini memiliki struktur kompleks dengan tiga wilayah khusus, yang semuanya bekerja sama untuk menjadikannya lebih tangguh daripada kebanyakan keramik rekayasa.

Seperti halnya tulang manusia, permukaan gada memiliki konsentrasi mineral tinggi yang membantu mendukung benturan saat udang menyerang.

Di dalamnya terdapat lapisan serat yang sangat terorganisir dan berputar yang terbuat dari gula kompleks yang disebut kitin. Serat-serat ini didistribusikan ke seluruh klab dan berfungsi sebagai peredam kejut.

Selama tumbukan berkecepatan tinggi, serat kitin menjaga agar gada tetap utuh.

Para peneliti memeriksa ketahanan dampak dan penyerapan energi klub ketika dipukul, dan mereka mengevaluasi kekuatannya setelah dampak. Mereka menggunakan pemindaian ultrasonografi untuk mengukur kerusakan eksternal dan internal. Eksperimen tersebut mereplikasi jenis pengujian yang dilakukan oleh industri pesawat terbang.

Dari klub hingga badan pesawat
Para peneliti menggunakan desain berlapis heliks atau heliks klub untuk membuat komposit epoksi serat karbon yang dapat digunakan untuk berbagai aplikasi, mulai dari ruang angkasa dan rangka kendaraan hingga pelindung tubuh dan bahkan helm sepak bola.

Potensi penerapannya sangat luas. Di pesawat, mereka dapat mengurangi berat, biaya perbaikan dan bahan bakar sekaligus meningkatkan ketahanan terhadap benturan. Mereka dapat membuat mobil listrik lebih ringan, meningkatkan jangkauannya, dan mengurangi konsumsi daya.

Penelitian tim sebelumnya berfokus pada peningkatan pelindung tubuh militer dan mengurangi sepertiga berat dan ketebalan pelindung tubuh saat ini.

“Semakin kita mempelajari krustasea kecil ini, semakin kita menyadari bahwa strukturnya dapat memperbaiki banyak hal yang kita gunakan setiap hari,” kata David Kisailus, ketua inovasi energi di Bourns College of Engineering UC Riverside.

Tim UC Riverside baru-baru ini mendapatkan hibah sebesar $7,5 juta dari Departemen Pertahanan untuk melanjutkan penelitiannya.