Biasanya, jika Anda ingin cairan mengalir hanya dalam satu arah melalui pipa, pipa tersebut perlu dilengkapi dengan katup tipe penutup – yang bisa rusak. Namun, kini, para ilmuwan telah menciptakan jenis baru pipa aliran satu arah yang berpotensi lebih kuat, yang terinspirasi oleh usus ikan hiu.
Meskipun usus manusia pada dasarnya hanya berupa tabung berongga, bagian bawah saluran usus hiu memiliki apa yang disebut katup spiralIni adalah bagian usus yang relatif pendek dan lurus dengan struktur heliks (seperti pembuka botol) di dalamnya.
Saat makanan cair berputar melalui struktur itu, perjalanannya melalui saluran pencernaan diperlambat, memastikan bahwa jumlah nutrisi maksimum diserap oleh dinding usus katup. Hiu membutuhkan pengaturan ini, karena usus mereka jauh lebih pendek daripada usus kita.
Tiga tahun lalu, tim ilmuwan Amerika mengusulkan bahwa katup spiral juga mencegah penumpukan di saluran usus hiu, karena makanan tidak dapat mengalir cadangan strukturnya begitu berada di dalamnya. Lebih jauh, para peneliti mencatat bahwa hal ini mungkin terjadi meskipun ada katup apa pun yang harus menutup rapat.
Terinspirasi oleh penelitian tersebut, peneliti pascadoktoral Ido Levin dan rekan-rekannya di University of Washington berupaya untuk mereplikasi fungsi katup spiral satu arah pada pipa kaku yang dicetak 3D. Semua pipa memiliki saluran terbuka sempit di bagian tengah, yang dikelilingi oleh struktur heliks yang menyebabkan cairan apa pun yang melewati pipa berputar ke depan.
Ido Levin/Universitas Washington
Para ilmuwan mencetak sejumlah prototipe pipa yang berbeda, bereksperimen dengan parameter geometris seperti sudut kemiringan dan jumlah putaran pada heliks. Mereka akhirnya menghasilkan pipa yang mendukung aliran cairan satu arah bahkan lebih baik daripada katup tesla – yang terakhir adalah perangkat aliran satu arah yang ditemukan oleh Nikola Tesla, yang tidak memiliki bagian yang bergerak.
Mengingat fakta bahwa katup spiral hiu tidak kaku, para ilmuwan melanjutkan untuk membuat lagi prototipe dari polimer cetak 3D terlembut yang tersedia secara komersial. Ini terbukti bekerja jauh lebih baik, mengungguli katup Tesla setidaknya tujuh kali. Meski demikian, jaringan usus hiu 100 kali lebih lembut daripada polimer, jadi para peneliti menyatakan masih ada ruang untuk perbaikan.
Sarah L. Keller/Universitas Washington
“Ahli kimia sudah termotivasi untuk mengembangkan polimer yang lembut, kuat, dan dapat dicetak secara bersamaan,” kata Prof. Alshakim Nelson, yang turut menulis penelitian tersebut bersama dengan Prof. Sarah Keller dan peneliti pascadoktoral Naroa Sadaba. “Potensi penggunaan polimer ini untuk mengendalikan aliran dalam berbagai aplikasi mulai dari teknik hingga kedokteran memperkuat motivasi tersebut.”
Sebuah makalah tentang penelitian ini baru-baru ini diterbitkan dalam jurnal Prosiding Akademi Ilmu Pengetahuan Nasional.
Sumber: Universitas Washington
