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気泡

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1: 2019/04/20(土) 20:48:57.32 ID:CAP_USER
テッポウエビは想像を絶する生きものだ。体長わずか数センチメートル。片方のハサミは分相応の大きさだが、もう片方のハサミは巨大で、それをすさまじい力で閉じることによって衝撃波を発生させ、獲物を気絶させる。

ハサミの2つの刃が噛み合う瞬間に気泡が発生し、すぐさま破裂する。これによってプラズマの閃光と、4,400℃もの高温が生じる。信じられない話だが、手のひらに乗るくらい小さな水生生物が、はさみをパチンと鳴らすことで、超高温の気泡を兵器に変えるのだ。

研究者たちがいま、この恐るべき力の応用方法を模索している。学術誌『Science Advances』に3月15日付で掲載された論文で、ある研究チームがテッポウエビのプラズマ銃を真似たロボットハサミを製作し、プラズマを発生させることに成功したと報告した。生物進化が産んだこの奇抜な能力をうまく改良できれば、さまざまな水中での用途が考えられる。

テッポウエビは、プラズマの衝撃を生み出す武器をさまざまな用途に使っている。狩りに使うのはもちろんのこと、スナップ音でコミュニケーションもとっていて、その音量は210デシベルにも達する(本物のピストルは150デシベル程度だ)。プラズマ衝撃波を使ってサンゴ礁に巣穴を掘る種もいる。おかげで海底は実に騒々しく、ソナーに干渉を起こすほどだ。
https://wired.jp/wp-content/uploads/2019/05/GettyImages-964903474.jpg

■脱皮後の殻を使ってハサミを3Dプリント

テキサスA&M大学の機械工学者デイヴィッド・スタークは、テッポウエビの多機能ハサミは人間にも役立つのではないかと考えた。彼のチームは、まずは何匹かの生きたテッポウエビを入手した。

ほかの節足動物と同じく、テッポウエビも定期的に脱皮する。成長するにつれて小さくなった外骨格を脱ぎ捨てるのだ。

この脱皮後の殻を使ってスタークはハサミの型をとり、それをさらにスキャンして詳細な3Dモデルをつくった。その後、彼はモデルデータを3DプリントサーヴィスのShapewaysに送り、テッポウエビのプラズマ銃のプラスティック版が完成した。

■ネズミ捕りの仕組みを応用した実験

スタークは、この独特の構造の付属肢を使って実験を行なった。ハサミの上半分は、普段は引き金を引いた状態でロックされている。その一部(プランジャー)を下半分の受け口(ソケット)に叩きつける構造になっている。

これによって水が急速に押し出され、気泡ができる。この原理はキャヴィテーション(液体の流れで圧力差によって短時間に泡の発生と消滅が起きる物理現象)と呼ばれている。

「バネを使うネズミ捕りのようだと思いました」と、スタークは言う。「そこで、実際にネズミ捕りをいくつか水に沈めてみて、トリガーを外したときにアームがどのくらい速く回転するか試しました。そしてネズミ捕りのアイデアを、ハサミを閉じる仕掛けとして応用したのです」

スタークがつくったハサミは、バネ仕掛けの軸を中心に上半分のパーツが高速で回転して力を生み出し、プランジャーをソケットに叩きつける。この動作でできた高速の水流が、キャヴィテーション気泡を生む。気泡は最初は低圧で比較的大きいが、すぐに破裂に向かう。

「周囲の水に押され続けることで、圧力と温度が極めて高くなるのです」と、彼は言う。気泡はとてつもない高温になり、プラズマ発光が生じるほどだ。
https://wired.jp/wp-content/uploads/2019/04/01-xtang1.2019-03-14-15_41_04.gif

■既存の方法よりも10倍以上も効率的

これと同じ現象は、テッポウエビがハサミを閉じたときにも観察される。「水が外側に押し出されることで衝撃波が出現します」。野生のテッポウエビは、こうして獲物をノックアウトしているのだ。

研究チームはラボでハイスピードカメラを使用し、ハサミの隙間から排出されるジェット水流を観察した。また、その後に生じる衝撃波についても、プラズマ発生時の閃光というかたちで撮影することに成功した。

水中でプラズマを生み出すのは、テッポウエビの専売特許ではない。水中での溶接作業では、プラズマを利用したプラズマアーク溶接という方法が用いられ、こちらも超高熱を生み出す。また、レーザーを使って水中でプラズマをつくりだす方法も確立されている。

続きはソースで

https://wired.jp/2019/04/18/shrimp-plasma/
ダウンロード


引用元: テッポウエビが発する「プラズマ衝撃波」を再現するロボットハサミ、米研究者らが開発[04/18]

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1: 2019/03/31(日) 17:10:33.02 ID:CAP_USER
■動画
https://youtu.be/x9y9nMlzfRE



頭に付けた気泡を「潜水用ボンベ」のように使って呼吸をするトカゲを、米ニューヨーク州立大のリンゼイ・スウィアーク博士が見つけた。潜水時間を延ばすことで、天敵から逃げるのに役立っているらしい。


 このトカゲは、中米のパナマやコスタリカにすむ、体長約5~7センチのウォーターアノール。コスタリカでの行動観察の中で、トカゲが水中に潜った後、頭部の鼻孔の付近から膨らんだ気泡が、目の間に引っかかって残り、再び引っ込む様子を確認した。その動きは、腹部が膨らんだりへこんだりする呼吸のリズムと連動していた。

続きはソースで

 この発見は、両生・爬虫(はちゅう)類の専門誌「ハーパトロジカル・レビュー」の50巻(https://ssarherps.org/herpetological-review-pdfs/)に発表した。

https://bcsecure01-a.akamaihd.net/24/4508222237001/201903/1536/4508222237001_6019086749001_6019086827001-vs.jpg
https://amd.c.yimg.jp/im_siggUyX3eekanZKgVUaJGCkcPw---x371-y400-q90-exp3h-pril/amd/20190330-00000016-asahi-000-5-view.jpg

朝日新聞デジタル
https://www.asahi.com/articles/ASM3W51VQM3WULBJ01B.html
ダウンロード


引用元: 【動画】頭に付けた気泡の「ボンベ」で呼吸するトカゲ 最長16分潜水、米の博士発見[03/30]

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1: 2018/11/27(火) 17:25:10.51 ID:CAP_USER
産業技術総合研究所(産総研)と先端素材高速開発技術研究組合(ADMAT)は11月26日、プラスチック(ポリマー)の発泡を微細かつ均質にする手法を開発したことを明らかにした。

同成果は、産総研 機能材料コンピュテーショナルデザイン研究センター 多階層ソフトマテリアル解析手法開発チームの森田裕史 研究チーム長、同 化学プロセス研究部門 階層的構造材料プロセスグループの依田智 研究グループ長、同 機能化学研究部門の新納弘之 首席研究員、同 ナノ材料研究部門 電子顕微鏡グループの堀内伸 上級主任研究員らによるもの。詳細は11月26日~27日にかけて浜松市にて開催される「成形加工シンポジア'18」にて発表される。

断熱材や緩衝材、防音材、軽量構造材などの用途で広く用いられているポリマーの発泡体(発泡ポリマー)は、通常、気泡の径は数10~数100μmほどであるが、近年、高い空隙率と均一な気泡径を特徴とする1μm以下の気泡の発泡ポリマー(ナノセルラー)が、高い断熱性のほか、理論的に光透過性を持つことが予測されていることなどから、窓用断熱材として世界中で開発が進められている。しかし、高い空隙率と微細で均一な気泡径の両立は困難で、実用的な材料は得られていなかった。

続きはソースで

■Pdナノ粒子やSiO2ナノ粒子を含むPMMAの発泡構造。左がX線CT像、右がSEM像
https://news.mynavi.jp/article/20181127-730875/images/001.jpg

■アンチ核剤によるポリマーの発泡に対する効果のイメージ
https://news.mynavi.jp/article/20181127-730875/images/002.jpg

マイナビニュース
https://news.mynavi.jp/article/20181127-730875/
images


引用元: 産総研など、プラスチックの発泡を微細かつ均質にする手法を開発 断熱材や緩衝材、防音材、軽量構造材などで利用[11/27]

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1: 2018/03/30(金) 20:18:41.72 ID:CAP_USER
【3月30日 AFP】
指の関節がポキッと鳴る原因は一体何か。科学者らが100年以上頭を悩ませ続けてきたこの謎の解明に成功したとみられる研究結果が発表された。

 好きか嫌いかはさておき、非常によく耳にする指の関節音については、指の全ての関節を鳴らせるわけではないこと、一度鳴らした関節については20分待たないと鳴らせないことなどが、過去の研究で立証されていた。

 だが、音の発生源については謎のままだった。

 指関節の「ポキッ」という破裂音はまさしく文字通りの現象であることを明らかにした研究論文が29日、発表された。この特徴的な音は、手の関節液の微小な気泡が崩壊することで発生するのだという。

 仏エコール・ポリテクニーク(Ecole Polytechnique)と米スタンフォード大学(Stanford University)の研究チームは、幾何学的に表現した関節と数理モデルを用いて、関節音の発生に至る現象のシミュレーションを行った。

 エコール・ポリテクニークのアブドゥル・バラカト(Abdul Barakat)教授は「指関節を鳴らした時に生じる音の原因は、関節内の液体中にあるキャビテーション気泡の部分的な崩壊だ」と説明する。

 バラカト教授はAFPの電話取材に「気泡が複数の可能性もあるが、あの特徴的な音を発生させるには気泡1個の崩壊で十分であることが、今回の研究で明らかになった」と語った。

 指関節が鳴る音と気泡の崩壊の関連性が最初に指摘されたのは1971年発表の研究にさかのぼるが、指関節を鳴らした後にもまだ関節液中に気泡が残っていることがその後の研究で判明したため、結果が疑問視されていた。

続きはソースで

(c)AFP

関連ソース画像
http://afpbb.ismcdn.jp/mwimgs/e/9/320x280/img_e9f86b7a17f179723dfaa5e5d4cae06b83541.jpg

AFP
http://www.afpbb.com/articles/-/3169308
images


引用元: 【体の不思議】指の関節なぜ鳴る、100年の謎解明か 研究 数学的調査が謎解明の鍵[03/30]

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1: 2017/04/30(日) 01:50:12.58 ID:CAP_USER
火山
海底火山「明神礁」付近で海面に気泡発生 海保が確認
2017年04月30日 01時10分
(写真)
伊豆諸島・青ヶ島沖の海底火山「明神礁」(提供:海上保安庁が2015年に撮影)

 東京から350キロ以上離れた伊豆諸島・青ヶ島沖にある海底火山「明神礁」付近の海面で、広い範囲に気泡が発生しているのを海上保安庁が27日に確認した。

 明神礁は、青ヶ島の南南東約65キロ付近に位置する複数の岩からなる岩礁群で、海面下約1500メートルには、直径8キロほどの海底火山がある。

 海上保安庁は3月24日から25日にかけて、明神礁周辺の海水が黄緑色に変色しているのを確認しているが、それ以降、変色水は観測されていない。

続きはソースで

(写真)
明神礁付近の海面で4月27日に観測された気泡。下の写真は熱観測機器で撮影したもの。黒く写っているのが気泡(提供:海保)
(写真)
明神礁は海底火山の一部(提供:海保)

http://sp.hazardlab.jp/know/topics/detail/2/0/20016.html

(C) earth scientific Inc. All Rights Reserved.
ダウンロード (1)


引用元: 【火山】 海底火山「明神礁」付近で海面に気泡発生 海保が確認[04/30] [無断転載禁止]©2ch.net

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1: 2014/12/04(木) 15:04:25.16 ID:???.net
2014年12月3日 15時4分
芝浦工業大学は2日、針を使わずに気泡の圧力で、試薬や遺伝子までも体内に届けることのできる、新しい「針なし注射器」の開発に成功したことを発表した。同大学の機械工学科の山西陽子准教授が開発した。

針なし注射器はすでに市販されているが、バネの力で液体を高圧で発射するため、神経を傷つける恐れや痛みを感じるなどの問題があった。
山西准教授は2012年に、液体中で電圧をかけることで高速発射されるマイクロレベル(1/1000)の気泡の破壊力を利用して細胞を切開する
「マイクロバブルインジェクションメス」を開発していたが、今回このデバイスを改良し、空気中でも使用可能な「針なし注射器」を開発した。

続きはソースで

http://news.livedoor.com/article/detail/9535948/
痛みのない「針なし注射器」の開発に成功……芝浦工業大

画像1.2.3
2014年12月3日 15時4分 RBB TODAY
「針なし注射器」の構造
http://image.news.livedoor.com/newsimage/9/c/9c766_58_437051.jpg
「針なし注射器」(全長約10cm)
http://image.news.livedoor.com/newsimage/d/7/d7ffe_58_437050.jpg
細胞の加工・試薬の導入プロセス
http://image.news.livedoor.com/newsimage/2/4/244e2_58_437052.jpg

引用元: 芝浦工業大学が痛みをともなわない「針なし注射器」の開発に成功[12/03]

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