Met een 3D-printer hebben biologen tot in de puntjes een kunstmatige haaienhuid gemaakt. Onderzoekers konden de huid van een haai nooit eerder op zo’n gedetailleerd niveau namaken.
Credit: Johannes Oeffner, Li Wen, James Weaver, George Lauder.
Het blijkt mogelijk om met een 3D-printer de huid van een haai zeer gedetailleerd na te maken. Biologen printten een kunstmatige haaienhuid die net zo weinig weerstand ondervindt in water als echte haaienhuid. Dat schrijven de biologen van de universiteit van Harvard vandaag in het vakblad The Journal of Experimental Biology.
‘Ik probeer robots te ontwikkelen die ook echt een nieuwe stap maken’
Hoe werkt vliegen? Dat lijkt een simpele vraag, maar voor luchtvaarttechnicus en bioloog David Lentink is het een levenslange zoektocht.
Je zou het op het eerste gezicht niet zeggen, maar als je een haai van dichtbij bekijkt dan zie je dat zijn huid compleet bedekt is met minuscule schubjes. Die zorgen ervoor dat de haai minder weerstand ondervindt tijdens het zwemmen en dus energie kan uitsparen. De schubjes breken de oppervlaktespanning van het water, waardoor het water minder goed aan de vis blijft ‘plakken’.
Huidprinten
Wetenschappers namen de structuur van haaienhuid al eerder onder de loep. Dat mondde in het jaar 2000 uit in het eerste haaienbadpak, de zogeheten Fastskin. Dat badpak bevatte groeven die net als bij een haai de weerstand in het water verkleinen. Het ‘haaienbadpak’ is echter minder gedetailleerd dan de kunstmatige huid uit de 3D-printer, die nog minder weerstand ondervindt.
Om de kunstmatige haaienhuid zo goed mogelijk na te maken, bestudeerden de onderzoekers eerst de huid van een echte haai onder de microscoop. Het bleek een hele klus om zo’n huid te maken met een 3D-printer. De biologen moesten de harde schubjes op een flexibel membraan plaatsen, en ook nog op zo’n manier dat de schubjes elkaar op de juiste manier overlapten.
Als een vis in het water
Uiteindelijk lukte het de onderzoekers toch, en gingen ze hun kunstmatige haaienvelletje testen op de weerstand die het in water ondervindt. Ze vergeleken de geprinte haaienhuid met een een flexibel membraan zonder schubjes. Bij de laagste stroomsnelheid was de weerstand 8,7 procent lager bij de geschubde huid. Wanneer het water sneller langs de huid stroomde, ondervond de haaienhuid juist 15 procent meer weerstand dan de gladde huid.
Credit: Johannes Oeffner, Li Wen, James Weaver, George Lauder.
Toen de onderzoekers de nagemaakte haaienhuid lieten kronkelen als een echte vis, veranderde alles. De geschubde huid liet zien dat een dier daarmee 6,6 procent sneller kan zwemmen en dat het bovendien 5,9 procent minder energie kost dan wanneer de huid glad is. Dat betekent dat harde, vaste schubben met een flexibele ondergrond de ideale combinatie is voor het maken van een kunstmatige haaienhuid. De volgende stap in dit onderzoek is kijken hoe de prestaties van de huid veranderen als de schubjes in een ander patroon op hun ondergrond staan.
Of de geprinte haaienhuid ooit gaat leiden tot een nieuw zwempak waarmee olympische zwemmers nieuwe recordtijden kunnen vestigen is nog maar de vraag. Op dit moment is het nog niet mogelijk om van de geprinte huid een zwempak te maken.
Lees verder: