مطالبی خواندنی از سنجاقک؛ ساختار بال، نمادی از اعجاز طراحی

پروفسور ابوالفضل درویزه نویسنده مقاله «رزلین در اتصالات میکرو» (یک استراتژی فاخر در طراحی برای مقابله با بروز شکست در ساختار بال سنجاقک) که اخیرا در مجله بین المللی ساینتیفیک ریپرتز از مجموعه مجلات «نیچر» به چاپ رسیده است در گفت‌وگو با خبرنگار خبرگزاری آنا، دلایل و انگیزه‌های نگارش این مقاله را تشریح کرد.

وی عنوان کرد: «حدود 4 سال قبل یک پلت فرم و سکوی تحقیقاتی با هدف استفاده از ظرفیت‌های محاسباتی و مهندسی در علوم زیستی و بررسی علوم زیستی از منظر مهندسی و تخصصی ایجاد کردیم و اکنون قریب به 25 دانشجو در این تیم فعالیت می کنند.»

درویزه از شاخه تحقیقاتی بیومیمیتیک به عنوان یکی از شاخه‌های تحقیقاتی مهم در دنیا یاد و اظهار کرد: «این شاخه تحقیقاتی در حقیقت استنتاج و اقتباس از طراحی‌هایی است که خداوند در آفرینش بویژه در حوزه سیستم‌های حیاتی انجام داده است.»

عضو هیأت علمی گروه مهندسی مکانیک دانشگاه آزاد اسلامی واحد بندرانزلی درباره مقاله «رزلین در اتصالات میکرو» که در واقع یک استراتژی فاخر در طراحی برای مقابله با بروز شکست در ساختار بال سنجاقک است، خاطرنشان کرد: «این مقاله بررسی میکرو ساختاری بال سنجاقک و تأثیر این میکروساختار بر خواص مکانیکی و ظرفیت‌هایی که بال سنجاقک در حین پرواز بر سیستم حیاتی می‌گذارد، بوده است.»

درویزه با بیان اینکه بال سنجاقک از منظر طراحی و مهندسی بسیار قابل تأمل بوده و شناخت ظرایف آن می‌تواند در صنایع هوافضا تأثیرگذار باشد، تصریح کرد: «ضخامت متن بال سنجاقک حدود 4 میکرون بوده و این ضخامت از سوی یک پوشش احاطه شده است که از آن در برابر آلودگی‌ها محافظت می‌کند.»

وی ادامه داد: «بال سنجاقک توسط رشته‌های طولی، عرضی و محیطی تقویت شده است. وجود این رشته ها موجب افزایش فرکانس طبیعی ساختار بال، ایجاد دامنه ایمنی برای آن و جلوگیری از شکست و گسیختگی آن می‌شود.»

عضو هیأت علمی گروه مهندسی دانشگاه آزاد اسلامی واحد انزلی با بیان اینکه فرکانس طبیعی بال 120 هرتز و فرکانس نیروهای موثر بر بال در حین پرواز 40 هرتز بوده و این تفاوت؛ دامنه ایمنی مناسبی برای ساختار بال ایجاد کرده است به آنــا گفت: «وجود رشته‌های تقویت کننده موجب تقسیم بال به واحدهای5،4 و 6 ضلعی شده و به این ترتیب اگر ترک و شکافی در متن بال روی دهد؛ وجود این رشته‌ها از گسترش ترک جلوگیری به عمل می آورد.»

نویسنده مقاله «رزلین در اتصالات میکرو» با بیان اینکه بال سنگین برای پرواز مناسب نیست، یادآور شد: «بررسی‌های میکروسکوپی نشان داده است که مقطع رشته‌های تقویت کننده بال سنجاقک از سه لایه تشکیل شده که لایه میانی یک پروتئین الیافی بوده و گسترش ترک در متن بال را مهار می‌کند.»

عضو هیأت علمی گروه مهندسی مکانیک دانشگاه آزاد اسلامی واحد بندر انزلی عنوان کرد: «با طراحی‌هایی که امروز در مهندسی پیشرفته بشری به آن دست یافته ایم؛ ظرایف موجود در ساختار بال سنجاقک را مشاهده کردیم.»

وی با بیان اینکه سنجاقک قادر است در طول چند روز حدود 25 میلیون بار بال بزند، افزود: «مکانیسم تولیدمثل در سنجاقک بسیار جالب توجه بوده و سنجاقک نر و ماده در حین نزدیکی به یکدیگر بشدت بال می‌زنند اما این امر موجب خرد شدن بال های این حشره نمی‌شود. به این ترتیب با بررسی‌هایی که بصورت تجربی و با استفاده از 4 نوع میکروسکوپ الکترونی و نیز با کمک مدل سازی انجام دادیم؛ دریافتیم در محلی که رشته های طولی و عرضی به هم می رسند یک نوع پروتئین با قابلیت کشش بسیار بالا به کار رفته است که انرژی ناشی از ضربه را جذب کرده و اجازه نمی‌دهد این انرژی به متن بال آسیب وارد کند.»

به گفته عضو هیأت علمی گروه مهندسی مکانیک دانشگاه آزاد اسلامی واحد انزلی، لبه فوقانی بال سنجاقک از استحکام بسیار بالایی برخوردار بوده و لبه تحتانی آن قابلیت انعطاف پذیری و تغییر شکل دارد. در قسمت فوقانی بال ساختاری وجود دارد که مفصلی شکل بوده و همانند لولا عمل می کند. به این ترتیب هنگام خمش بال، این لولاها عمل کرده و اجازه خمش بیش از حد و شکستن بال را نمی‌دهند.

وی افزود: «این ساختار می تواند برای طراحی ماشین‌های پرنده ای که دارای بال های فوق سبک و در عین حال مستحکم و مقاوم در برابر آسیب های مختلف است؛ الهام بخش ما باشد.»

درویزه گفت: «نکات و ظرایفی که ما در زمینه ساختار بال سنجاقک به آن دست یافتیم به قدری حائز اهمیت بود که ناشر مجله بین المللی نیچر به چاپ آن مبادرت ورزید.»

عضو هیأت علمی گروه مهندسی مکانیک دانشگاه آزاد انزلی تأکید کرد: «به طور معمول آثار و مقالاتی در مجله نیچر به چاپ می رسد که به اکتشاف نزدیک باشد و همین موضوع اهمیت یافته های ما را دوچندان می کند.»

درویزه اضافه کرد: «تاکنون 18 مقاله در ژورنال های بین المللی درباره ساختار بال سنجاقک به چاپ رسانده ایم که 2 مقاله در ژورنال رویال سوسایتی چاپ شده است.»

نویسنده مقاله «رزلین در اتصالات میکرو» خاطرنشان کرد: «امروز دنیا به سمت بهره مندی و استفاده از طراحی هایی که خداوند در عرصه خلقت در معرض بصیرت و عقلانیت بشر قرار داده است، حرکت می کند.»

وی با توجه به فرمایش خداوند در آیاتی از سوره ملک، گفت: «خداوند در این سوره می فرماید: شما در خلقت خدا هیچگونه ناهماهنگی و نقصانی مشاهده نمی کنید، مکرر تحقیق کنید.»

به گفته درویزه؛ بهترین راه برای بجا آورن حق بندگی؛ مطالعه در متن آفرینش خداوند بوده و امروز بزرگترین و مهمترین رسالت استادان ما این است که نشان دهند میان حقیقت علم و دین فاصله ای وجود ندارد.