Forscher der Georgia University entdeckten faszinierende Merkmale der Feuerameisenarten, einschließlich ihres unglaublichen Auftriebs und ihrer Tendenz, als Flüssigkeit und Feststoff zu wirken, die potenzielle Anwendungen in der modernen Werkstofftechnik sehen könnten.
Ameisen sind eigenartige Kreaturen, die mehr Menschen sind als Menschen eine Million zu eins. Ameisen bauen komplizierte Häuser mit Atemwegen, Wasserstraßen, Krankenhäusern und vielem mehr. Noch faszinierender sind Feuerameisen, insbesondere die Art und Weise, wie sie miteinander und mit der Umwelt interagieren. Als eine Einheit besitzen Feuerameisen alle generischen raffinierten Dinge, den Restvon der Art können; sie sind stark und dienen immer noch unter einer Königin. Aber als Einheit zeigen Feuerameisen besondere Leistungen, wie ein lebendes Floß zu werden, als Flüssigkeit zu wirken und gleichzeitig als festes Material zu wirken.
Die Ameisen sind bemerkenswert sozial und verlassen sich aufeinander, um zu überleben. Wenn sie zusammen sind, fungieren die Ameisen als eine Einheit, vergleichbar mit einer Flüssigkeit, oder wie Georgia Tech beschreibt, wie Ketchup. Als ein Penny auf die Sammlung geworfen wurdeBei den Ameisen trennten sich die Insekten vorübergehend voneinander, damit der Penny direkt durch die Kolonie fließen konnte, und bauten sich nach dem Passieren der Münze wieder selbst zusammen.
Die Ameisensammlung hat die Fähigkeit, Formen zu ändern und auf unterschiedliche Weise zu handeln, je nach den anstehenden Aufgaben, um besser mit der Umwelt zu interagieren. Wasser für eine einzelne Ameise ist oft tödlich, aber für die Feuerameisen kann es eine großartige seinTransportmethode: Wenn Hochwasser trifft, bilden die Ameisen eine "feste" Masse mit unglaublichem Auftrieb, die sie hoch und trocken über dem Wasser hält es sei denn, sie befinden sich natürlich am Boden. Die AmeisenEs ist auch bekannt, Brücken zu bauen und Lücken zu überspannen, die ein Vielfaches der Länge ihrer eigenen Größe betragen.
"Es ist nicht anders als Ketchup"
sagt Alberto Fernandez-Nieves Professor an der Fakultät für Physik.
„Je stärker Sie drücken, desto leichter fließt es. Bei Ameisen geschieht dies jedoch viel dramatischer als bei Ketchup.“
Was ist los?
Untersuchungen am Georgia Institute of Technology besagen, dass die Ameisen diese großartigen Leistungen vollbringen können, da die Insekten wie flüssige und feste gleichzeitig flüssige Ameisen wirken, wenn Sie so wollen. Die Ameisen wurden in ein Rheometer gegeben siehe Bild unten - im Wesentlichenein Gerät, das die festen und flüssigen Eigenschaften von Lebensmitteln testet, wo sie mit konstanter Geschwindigkeit von etwa gedreht wurden 0,0001 U / min bis zu ungefähr 100 U / min . Es wurde von Forschern entdeckt, dass das Verhalten der lebenden Ameisen beim Drehen mit höheren Geschwindigkeiten dem der toten Ameisen ähnlich war: Unter höheren Kräften ließen die Ameisen los und spielten tot, obwohl sie die Kraft hatten, viel länger festzuhaltenKeine Sorge, sie waren in Ordnung. Es wurde festgestellt, dass die Ameisen dies taten, um die anderen Ameisen davor zu schützen, unter den Streitkräften verletzt oder getötet zu werden, obwohl sie als Kolonie zusammenhalten wollten.
Ameisen im Rheometer, eine Maschine, die die feststoff- und flüssigkeitsähnliche Reaktion von Materialien testet [Bildquelle : Georgia Tech ]
“ Ameisen scheinen einen Ein / Aus-Schalter zu haben indem sie für ausreichend große aufgebrachte Kräfte loslassen “
sagt David Hu ein weiterer Professor der George W. Woodruff School of Mechanical Engineering.
„Obwohl sie zusammen sein wollen, lassen sie los und verhalten sich wie eine Flüssigkeit, um zu verhindern, dass sie verletzt oder getötet werden.“
Der gleiche Mechanismus wurde im Penny-Drop-Experiment entdeckt. Ameisen flossen um die Münze herum, damit sie auf den Boden sinken konnte, wo sie keinen Schaden anrichten kann. Wenn die Ameisen jedoch wissenschaftlich gestoßen wurden, reagieren sie wie eine Feder undkehren Sie schnell zu ihrer ursprünglichen Form zurück und zeigen Aspekte, die im Allgemeinen festen kautschukartigen Substanzen zugeschrieben werden.
Ameisen, die als festes, federndes Material wirken [Bildquelle : Georgia Tech ]
„Dies ist das Kennzeichen für viskoelastisches Verhalten“
„Die Ameisen reagieren federnd, wenn sie zu kurzen Zeiten untersucht werden, verhalten sich aber zu längeren Zeiten flüssigkeitsähnlich.“
Es wurde festgestellt, dass Ameisen gleichermaßen fest und flüssigkeitsähnlich sind. Dadurch können sie sich in verschiedenen Umgebungsszenarien anpassen, was ihnen mit ihren doppelten Spezialitäten einen vorteilhaften Vorteil verschafft.
Ameisen, die als Flüssigkeit und Feststoff wirken, während einige vom Boden "abfließen", während andere "fest" bleiben - ähnlich einer nicht-Newtonschen Flüssigkeit [Bildquelle : Georgia Tech ]
„Bemerkenswerterweise ähnelt das beobachtete Verhalten dem von Materialien, die nicht am Leben sind, wie Polymergele, genau an dem Punkt, an dem sie zu einem Gel werden.“
sagte Fernandez-Nieves.
„Das ist ziemlich rätselhaft, und wir führen jetzt viele weitere Experimente durch, um zu verstehen, woher diese Ähnlichkeiten stammen und wie stark sie vorangetrieben werden können. Dadurch wird hoffentlich unsere derzeitige Denkweise über Materialien, die Ameisen mögen, erweitertsind aktiv und damit aus dem Gleichgewicht geraten. Es gibt viel interessantere Arbeiten, die wir mit Ameisen planen. “
Die rätselhafte Eigenschaft von Ameisen ist vergleichbar mit der Maximierung des größten Teils einer Wackelpuddingpackung. Am Maximalpunkt wäre sie etwas fest, aber auch etwas flüssig. Die Wackelpudding ähnelt den Eigenschaften der Ameisen und wirkt als Feststoffund eine Flüssigkeit. Aber das vielleicht verwirrendste an Ameisen ist die Art und Weise, wie sie sich anpassen, nachdem sie in zwei Hälften geteilt wurden.
"Sie sind wie flüssiges Metall - genau wie diese Szene im Terminator-Film."
sagt Hu der die Flexibilität der Ameisen beansprucht, ermöglicht es ihnen, das Beste von beiden Seiten zu genießen und viele Situationen zu nutzen. Anstatt sich abzuspalten und zu zerstreuen, arbeiten die Ameisen zusammen und ermöglichen den Durchgang von Materialien und verbinden sich dann wieder, um einen "Feststoff" zu schaffen" Masse.
[Bildquelle : Georgia Tech ]
Ameisen haben die Fähigkeit, als Flüssigkeit zu wirken, können aber auch wie ein festes Floß schweben. Aktuelle Studien versuchen festzustellen, ob die Fähigkeiten von Ameisen in anderen Materialien zugeschrieben und nachgebildet werden können, um Selbstorganisation und Selbstbildung zu erzeugen- Heileigenschaften, die in vielen Bereichen Anwendung finden könnten, einschließlich Robotik und Militär. Die mysteriösen, überraschenden kleinen Kreaturen bleiben vorerst ein Wunder der Technik mit ihren genialen Überlebenstechniken, die menschliche Ingenieure eines Tages möglicherweise neu erschaffen können.
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Geschrieben von Maverick Baker