Die unbesiegbare Kakerlake verwandelt sich in eine „Cyborg-Kakerlake“? Bitte erlauben Sie mir, Sie Bruder Qiang zu nennen

Kakerlaken, allgemein bekannt als „Xiaoqiang“, sind eine Art seltsamer Kreaturen, die jeder hasst und so schnell wie möglich loswerden möchte.

Warum sagst du, dass es seltsam ist? Dies liegt daran, dass Kakerlaken über eine extrem starke Vitalität und Fortpflanzungsfähigkeit verfügen und auf eine Evolutionsgeschichte von Hunderten von Millionen Jahren zurückblicken. Sie können immer noch hartnäckig den Angriffen unzähliger menschlicher „Drager“ standhalten.

Abbildung | Kakerlaken im baltischen Bernstein sind mindestens 40 bis 50 Millionen Jahre alt. (Quelle: Wikipedia)

Der modernen biologischen Taxonomie zufolge gibt es auf der Erde mehr als 4.000 Schabenarten, von denen nur Dutzende in menschliche Häuser eindringen, einige wenige von Menschen als Haustiere gehalten werden und die überwiegende Mehrheit der Arten nur in wilden Gebirgsbächen, Wäldern oder Insektenmuseen zu finden ist.

Zu den am häufigsten vorkommenden Hausschaben zählen die Amerikanische Großschabe (Periplaneta americana), die Australische Großschabe (Periplaneta australasiae) und die Kurzflügelschabe (Neostylopyga rhombifolia). Sie sind größer und erreichen eine Länge von etwa 2–4 ​​cm. Die Deutsche Schabe (Blattella germanica), die Japanische Schabe (Blattella bisignata) und die Asiatische Schabe (Blattella asahinai) sind kleiner und erreichen eine Länge von etwa 1–2 cm.

**Im Allgemeinen sind Kakerlaken in tropischen Regionen größer und erreichen eine Länge von bis zu 10 cm**, wie zum Beispiel die Orientalische Großschabe (Blatta orientalis).

Allerdings kann die winzige Kakerlake auch für große Zwecke eingesetzt werden, beispielsweise bei Such- und Rettungsmissionen oder zur Untersuchung gefährlicherer Orte.

Die Notwendigkeit einer Fernbedienung und einer langen Batterielebensdauer war schon immer ein ungelöstes Problem . Nun könnte diese Idee bald Wirklichkeit werden.

Kürzlich haben ein Forschungsteam des Clusters for Pioneer Research (CPR) des RIKEN Institute of Physical and Chemical Research und seine Mitarbeiter ein System entwickelt, mit dem ferngesteuerte Cyborg-Kakerlaken erschaffen werden können.

Foto｜Cybermechanische Kakerlake. (Quelle: Dieses Dokument)

Sieht es nicht sehr technologisch aus, wie auf dem Bild oben gezeigt ? **

Es wird berichtet, dass das System mit einem drahtlosen Miniatur-Steuermodul ausgestattet ist, das mit Solarenergie aufgeladen werden kann und so eine Selbstversorgung ermöglicht. Die ultradünnen elektronischen Geräte und flexiblen Materialien ermöglichen der Cyborg-Kakerlake freie Bewegung.

Das Forschungsteam glaubt, dass das Aufkommen von Cyborg-Kakerlaken es möglich machen könnte, Cyborg-Insekten im wirklichen Leben einzusetzen.

Die entsprechende Forschungsarbeit mit dem Titel „Integration von am Körper montierten ultraweichen organischen Solarzellen auf Cyborg-Insekten mit intakter Mobilität“ wurde in der wissenschaftlichen Zeitschrift npj Flexible Electronics veröffentlicht.

(Quelle: npj Flexible Electronics)

Man geht schon seit langem davon aus, dass Cyborg-Insekten für die Überwachung gefährlicher Bereiche oder der Umgebung nützlich sein könnten. Damit diese Idee jedoch Wirklichkeit werden kann, müssten die Cyborg-Insekten über lange Zeiträume ferngesteuert werden können. Das heißt, die Bediener können die Beine des Cyborgs drahtlos steuern und sie mithilfe von Solarenergie über lange Zeiträume mit Strom versorgen.

Allerdings ist es nicht einfach, die oben genannten Funktionen zu realisieren.

Um diese Geräte in die begrenzte Oberfläche der Kakerlake zu integrieren , musste das Forschungsteam einen speziellen „Rucksack“, eine ultradünne organische Solarzellenkomponente und ein Haftsystem entwickeln, das der Cyborg-Kakerlake freie Bewegung ermöglicht.

In dieser Arbeit verwendete das Forschungsteam Madagaskarschaben, die etwa 6 cm lang sind , als Versuchsobjekte und verwendete einen speziell entwickelten Rucksack im Kakerlakenmodell-Stil, um die drahtlosen Beinsteuerungskomponenten und Lithium-Polymer-Batterien mit der Oberseite des Brustkorbs des Insekts zu verbinden.

Abbildung｜Schematische Darstellung einer halbmechanischen Kakerlake. (Quelle: Dieses Dokument)

Der Zeitung zufolge wird der Rucksack im 3D-Druckverfahren aus einem elastischen Polymer hergestellt, das sich perfekt an die „Körperform“ der Kakerlake anpasst und länger als einen Monat auf der Brust der Kakerlake befestigt werden kann **. **

Darüber hinaus ist das ultradünne organische Solarzellenmodul nur 0,004 mm dick und auf der Rückenseite des Hinterleibs der Kakerlake angebracht. Seine Ausgangsleistung beträgt 17,2 Milliwatt und ist damit mehr als 50-mal höher als die Ausgangsleistung des derzeit fortschrittlichsten Geräts zur Energiegewinnung aus Insekten.

Bild｜Wird geladen. (Quelle: npj Flexible Electronics)

Ultradünne, flexible organische Solarzellen und deren Art der Befestigung können dafür sorgen, dass sich die Cyborg-Kakerlake lange Zeit frei bewegen kann.

Bild｜Nach dem Laden. (Quelle des animierten Bildproduktionsmaterials: npj Flexible Electronics)

Nach sorgfältiger Untersuchung der natürlichen Bewegungen der Kakerlaken stellte das Team fest, dass sich ihre Hinterleibsform verändert und sich Teile ihres Exoskeletts überlappen. Um dies zu ermöglichen, verwendeten sie sowohl klebende als auch nicht klebende Materialien, die es ermöglichten, die Solarzellen zu biegen und trotzdem haften zu bleiben.

Foto: Eine Cyborg-Kakerlake springt über ein Hindernis. (Quelle des animierten Bildproduktionsmaterials: npj Flexible Electronics)

Bei Tests mit dickeren Solarzellenfolien oder bei gleichmäßigem Auftragen der Folien auf den Hinterleib der Kakerlaken benötigten die Kakerlaken für die gleiche Strecke doppelt so lange und hatten Schwierigkeiten, sich umzudrehen , was möglicherweise zu einem Scheitern der Such- und Rettungsmissionen führte.

Foto: Eine Cyborg-Kakerlake, die sich nicht umdrehen kann. (Quelle: npj Flexible Electronics)

Am Ende der Arbeit erklärte das Forschungsteam außerdem: „Da Deformationen des Bauchraums nicht nur bei Schaben vorkommen, kann unsere Strategie auch auf andere Insekten wie Käfer übertragen werden und könnte in Zukunft sogar bei fliegenden Insekten wie Zikaden zum Einsatz kommen. “

Warum legen Sie nach der Lektüre nicht Ihre Zigarette weg?

Referenzlinks:

https://www.nature.com/articles/s41528-022-00207-2