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Inspirándose en la estructura intestinal de los tiburones, se desarrollaron tubos diseñados para permitir el flujo unidireccional de líquido sin el uso de válvulas. Investigadores de la Universidad de Washington han creado tubos que contienen una hélice interna, imitando los intestinos en forma de espiral que se encuentran en los tiburones. Este diseño puede allanar el camino para sistemas de transferencia de fluidos más duraderos al eliminar la necesidad de válvulas tradicionales. Se ha estudiado la estructura intestinal de los tiburones, que restringe naturalmente el flujo en una dirección, para determinar sus posibles aplicaciones en ingeniería.

equipo Publiqué mis hallazgos En Actas de la Revista de la Academia Nacional de Ciencias. el investigación Dirigido por Sarah Keller, química de la Universidad de Washington, quien exploró si este mecanismo biológico podría replicarse en sistemas artificiales. La descripción de Keller para Science News explora cómo la investigación implicó la colaboración entre expertos en física y química de materiales para garantizar pruebas y desarrollo exhaustivos del concepto.

Hélices rígidas y flexibles probadas

El equipo de investigación utilizó la impresión 3D para crear tubos rígidos que imitan la estructura en espiral del intestino de un tiburón. Cada tubo presenta variaciones en el tamaño, ángulo y densidad de las bobinas. Estos diseños fueron probados con flujo de agua para evaluar su eficiencia para promover el movimiento en una dirección.

de acuerdo a un informeSe demostró que las tuberías con espiral descendente permiten que el agua fluya dos o tres veces más rápido que las configuraciones orientadas hacia arriba. Ido Levin, físico involucrado en el estudio, explicó que la configuración hacia abajo refleja la orientación natural de los intestinos del tiburón, lo que resulta en un rendimiento de flujo óptimo.

El informe también destaca que también se han producido versiones flexibles de los tubos para monitorear los efectos de la deformación en la dinámica de fluidos. Levin informó que la velocidad del flujo aumentó significativamente (hasta 15 veces más rápido) cuando la hélice se dirigió hacia abajo dentro del tubo flexible. Keller señaló en su comunicado que la interacción entre los tubos material El fluido que fluye sigue bajo investigación para comprender completamente este efecto.

Considere aplicaciones futuras

Aplicaciones potenciales para esto tecnología Estos se han destacado, especialmente en áreas donde la confiabilidad es crucial. Estos tubos sin válvulas podrían ser útiles en sistemas de drenaje o mecanismos de flujo de aire, donde las válvulas tradicionales pueden fallar debido a la corrosión con el tiempo, señaló en un comunicado Alshakim Nelson, químico de materiales del equipo. Se cree que la falta de piezas móviles en este diseño mejora la durabilidad y reduce los requisitos de mantenimiento.

Los expertos han señalado la importancia de estos hallazgos tanto para ingeniería y comprensión de los sistemas naturales. Los resultados del estudio confirman cómo se realizan las observaciones desde naturaleza Puede inspirar soluciones innovadoras a desafíos técnicos comunes. Se espera que una mayor exploración determine usos adicionales para los sistemas de flujo unidireccional.