TEMPO.CO, California - Dengan pelat yang membungkus seluruh tubuhnya, ekor kuda laut bagaikan tengah mengenakan baju besi. Meski terbungkus lempengan tulang, ekornya yang berbentuk persegi, dengan segmen yang tumpang-tindih, lebih kuat dan fleksibel daripada ekor silinder.
Bentuk persegi itu juga mencengkeram dan memegang lebih baik daripada bentuk ekor lain. Temuan itu dilaporkan dalam jurnal Science. "Hampir semua ekor binatang mempunyai penampang melingkar atau oval, kecuali kuda laut. Kami ingin tahu mengapa itu terjadi," kata Michael Porter, staf pengajar teknik mesin di Clemson University, Amerika Serikat.
Ekor kuda laut memang memiliki fungsi berbeda dengan ekor penghuni laut yang lain. Bukan untuk berenang, melainkan untuk mencengkeram tumbuhan ketika menambatkan diri sambil menunggu mangsanya lewat.
Bentuk ekor prisma persegi itu membantu kuda laut mencari makan. Yang lebih mengagumkan, lempengan persegi itu juga membuat ekor kuda laut menjadi lebih kaku, kuat, dan lebih tahan terhadap regangan pada saat yang sama. "Umumnya, memperkuat salah satu karakteristik tersebut akan melemahkan yang lain," kata Porter.
Keistimewaan ekor kuda laut ini memandu Porter dan timnya mencari tahu bagaimana cara kuda laut menggenggam dengan fleksibel dan kuat. Studi itu diharapkan menjadi dasar pembuatan robot dalam misi penyelamatan, industri, dan obat-obatan.
Porter mendapatkan ide untuk menelisik kemampuan ekor kuda laut saat bekerja sama dengan Dominique Adriaens, pakar biologi evolusi di Ghent University, dan Joanna McKrittrick, ahli ilmu material dan rekayasa di University of California, San Diego. "Kami memutuskan untuk menggunakan ilmu rekayasa dan teknologi untuk menjelaskan evolusi biologisnya," kata McKrittrick, seperti dikutip dari Science Daily.
Dalam eksperimen, para peneliti membuat pemodelan cetak 3D ekor kuda laut. Ekor buatan ini dibentuk mirip ekor kuda laut agar dapat dilihat proses ketika membungkuk, memutar, dan menggenggam. Teknologi cetak 3D memungkinkan tim untuk membuat ekor semirip mungkin.
Buntut kuda laut terbentuk dari 36 segmen berbentuk persegi. Masing-masingnya terdiri atas empat sudut pelat berbentuk huruf "L", yang semakin kecil saat mendekati ujung ekor. Karena bentuknya itu, pelat dapat bergerak bebas dan memungkinkan lempeng saling menyatu sekaligus melewati satu sama lain.
Pola pergerakan sendi ekor kuda laut mirip sendi peluru, yang dapat bergerak dengan sudut tiga derajat. Lapisan kolagen, jaringan tebal antara tulang dan sendi, menghubungkan pelat sendi "L" itu dengan tulang.
Tim menemukan bahwa pelat prisma persegi hanya bergerak selebar satu derajat. Sedangkan piringan pelat bergerak dua derajat saat meluncur dan memutar. Imbasnya, pelat persegi menyerap lebih banyak energi sebelum terjadi kegagalan dalam menggenggam.
Setelah itu, ekor kuda laut akan kembali ke bentuk semula dalam waktu yang cepat tanpa mengeluarkan energi berlebih. Para peneliti berteori, tindakan ini mungkin bertujuan untuk melindungi ekor dari kerusakan. Sebaliknya, ekor yang terbuat dari segmen putaran membutuhkan banyak energi dan waktu untuk kembali ke bentuk asalnya.
Ross L. Hatton, pakar robotika di Oregon State University yang juga anggota studi, bertugas mengembangkan model geometris yang dapat menjelaskan mekanika ekor kuda laut. "Kuncinya ada pada optimalisasi geometri gerak," kata dia, seperti dilansir laman situs Smithsonian.
Berlandaskan teori tersebut, para peneliti mengkompresi model 3D dan membandingkan dengan model yang memiliki struktur solid tapi tanpa segmen alur berputar. Tim menemukan ekor kuda laut memiliki sendi di titik yang tak dimiliki struktur solid. Hal ini memungkinkan struktur ekor untuk menyerap lebih banyak energi. "Bahkan lebih mengesankan, model geometri persegi mengungguli ekor kuda laut yang sebenarnya."
Secara teori dan matematis, bisa dikatakan struktur ekor kuda laut menguntungkan. Ross berkeyakinan soal keuntungan yang sama apabila digunakan untuk pengembangan struktur robot evakuasi. "Masuk ke dalam celah sebuah bangunan runtuh, menyingkirkan puing-puing yang berjatuhan, dan mengevakuasi korban," ujar Ross. "Mereka kuat dan efektif."
SCIENCE | SCIENCE DAILY | SMITHSONIAN | AMRI MAHBUB
