Инженеры применили технологию 3D-печати для создания увеличенной версии «боевой» клешни раков, способной генерировать плазменные сгустки при ударах в водной среде.
Клешни некоторых ракообразных выделяются поразительной силой, а раки-щелкуны, обладая асимметричной и очень крупной клешней, эти животные захватывают добычу с поразительной скоростью, генерируя ударную волну. Ученые из Техасского университета A&M разработали искусственный вариант такой «боевой клешни», превышающий размеры оригинала в несколько раз, и представили ее в работе. Их статью публикует журнал Science Advances.
Быстрое смыкание мощных клешней креветок Alpheus и их сородичей порождает узкий поток воды, скорость которого превышает скорость звука. В этом потоке образуются пузырьки, которые схлопываются, создавая зоны резких изменений давления и высоких температур. Именно они являются причиной возникновения ударной волны. Кроме того, схлопывающиеся пузырьки оставляют после себя микроскопические скопления плазмы — ионизированных молекул.
Синь Тан и Дэвид Стаак осуществили трехмерное сканирование клешней креветок Alpheus formosus. Полученные сведения послужили основой для построения трехмерной модели и печати увеличенной в пять раз копии системы на 3D-принтере. Механизм функционировал с той же скоростью, что и миниатюрная клешня, и его работу инженеры зафиксировали с помощью высокоскоростной видеокамеры.
Необходимо отметить, что основная задача удара клешней креветки заключается в формировании ударной волны, однако американских разработчиков в большей степени привлекает плазма. Заряженные частицы, составляющие плазму, обладают высокой реакционной способностью и позволяют оперативно обеззараживать воду, эффективно уничтожая бактерии и даже вирусы, присутствующие в ней. В будущем подобные «гигантские клешни» могут применяться для очистки воды на промышленных станциях или даже в домашних фильтрах.