Животные и растения часто подсказывают ученым идеи для новых технологий, и теперь настал черед морского ежа стать источником вдохновения. Специалисты разработали инновационный класс умных сенсоров, взяв за основу внутреннее строение его шипов, пишет Phys.org.
Шипы морских ежей служат эффективным средством обороны против потенциальных угроз. Ученых заинтересовал вопрос, существует ли дополнительная функциональная нагрузка у этих колючек, помимо защитной роли. Учитывая, что морские ежи лишены специализированной сенсорной системы, эксперты выдвинули предположение, что шипы могут выступать в качестве органа осязания. Для подтверждения этой теории были организованы опыты с участием живых особей: на окончание шипов помещали капельки морской воды, одновременно используя высокоскоростные камеры для фиксации реакции животного.
Оказалось, что шип способен повернуться почти на десять градусов всего за долю секунды. Более того, экспериментаторы зафиксировали появление электрического сигнала, возникающего при контакте воды с поверхностью шипа. Подобные сигналы регистрировались даже у умерших особей, что доказывало физическую природу явления и исключало участие нервной системы.
Механизм возникновения сигнала оказался весьма любопытным: решающую роль играл внутренний материал шипа — стереом, имеющий пористую структуру. У основания поры шире, ближе к концу — значительно уже. Поток жидкости, проходящий сквозь поры, вызывает электрическое напряжение, которое усиливается к вершине шипа. Таким образом, морские ежи способны воспринимать локальные изменения водных потоков.
Подражая природе, ученые изготовили синтетические аналоги естественных шипов из различных материалов, включая пластик и керамику. Искусственные образцы показали способность генерировать электрические импульсы при прохождении воды.
Таким образом, полученный опыт позволил создать принципиально новые материалы, способные автономно следить за движением жидкостей без батарей. Ожидается, что технология найдет применение в широком спектре отраслей, начиная от подводной робототехники и заканчивая мониторингом состояния водоемов и управлением водными ресурсами.
Ранее ученые создали первую в мире систему видеонаблюдения за корнями растений.
