Zde je 7 nejlepších příkladů biomimikry a designu inspirovaného přírodou

Někdy není nejlepší řešení problému vždy to nejsložitější a stejně tak nejlepší odpověď není vždy nová. Zatímco my lidé si možná jen máčíme nohy (relativně řečeno) vynalézavostí, zvířecí říše se může po tisíciletí evolučních pokusů a omylů učit.

Biomimikry, jak se tomu říká, je metoda pro vytváření řešení lidských problémů napodobováním návrhů a nápadů nalezených v přírodě. Používá se všude: budovy, vozidla a dokonce i materiály – a tak jsme si řekli, že by bylo zábavné shromáždit několik nejvýznamnějších příkladů. Zde je osm nejúžasnějších technologických aplikací inspirovaných přírodou.

Kulové vlaky inspirované ptáky ledňáčka říčního

Když se japonští inženýři ujali nelehkého úkolu modernizovat své vysokorychlostní kulové vlaky, jejich konstrukce narazil na jeden nešťastný zádrhel. Problémem nebylo dostat tyto vlaky na požadovanou rychlost, ale spíše obrovské množství hluku způsobeného vytlačením vzduchu před vlaky. Když vlaky vjížděly do tunelů, vozidla často vytvořila hlasitou rázovou vlnu známou jako „tunelový boom“. Síla rázových vln dokonce způsobila strukturální

poškození do několika tunelů.

Konstrukční tým určil jako viníka vlaky spíše tupá přední čepice. Pro minimalizaci tunelového boomu a zvýšení celkové aerodynamiky by potřebovaly efektivnější příď. Inženýři nakonec vymodelovali další model podle zobáku ledňáčka říčního.

Ptáci ledňáčka říčního mají specializované zobáky, které jim umožňují ponořit se do vody, aby lovili, a přitom vytvářeli minimální šplouchnutí. S využitím tohoto nového nosu byly vlaky nové generace řady 500 o 10 procent rychlejší a spotřebuly o 15 procent méně elektřinya hlavně už žádný „bum“.

Větrné turbíny po vzoru keporkaků

Mnoho našich moderních aerodynamických návrhů spoléhá na spíše základní principy. Pro dosažení optimálního zdvihu a minimálního odporu jsou klíčové hladké hrany a čisté linie. V celé živočišné říši však mnoho druhů, schopných výjimečného vztlaku. Keporkak například používá k pohonu hrbolaté tuberkulózní ploutve – což se zdá poněkud kontraintuitivní.

A Harvard vedený výzkumný tým zjistil, že tyto uzliny umožňují velrybám vybrat si strmějšíúhel náběhu.“ Úhel náběhu je úhel mezi proudem vody a čelem ploutve. U keporkaků může být tento úhel útoku až o 40 procent strmější než u hladké ploutve. Kvůli těmto malým vyvýšeninám se na různých místech podél ploutve vyskytují sekční stání. Díky tomu je mnohem snazší se vyhnout plnému stání.

Testy provedl U.S. Naval Academy pomocí modelových ploutví zjistila, že tyto biomimetické ploutve snížily odpor o téměř třetinu a celkově zlepšily vztlak o osm procent. Whale Power, společnost se sídlem v kanadském Torontu, již tuto nejnovější technologii tuberkulózy využila. Podle MITBiomimetické lopatky Whale Power pomáhají generovat „stejné množství energie při rychlosti 10 mil za hodinu, jaké konvenční turbíny generují rychlostí 27 mil za hodinu“.

Antimikrobiální film napodobující žraločí kůži

Žraloci jsou jedním z vrcholových predátorů moří. Jejich lovecká zdatnost byla v průběhu tisíciletí evoluce dolaďována. Zatímco žraloci jsou dobře známí pro svůj akutní čich a regenerující zuby, nový výzkum může ve skutečnosti poukázat na kůži tohoto druhu jako na jeho nejvýraznější evoluční výhodu.

Žraločí kůže je pokryta takzvanými „dermálními denticly“. Představte si je jako v podstatě flexibilní vrstvy malé zuby. Když jsou tyto dermální dentikuly v pohybu, ve skutečnosti vytvářejí zónu nízkého tlaku. Tento vír náběžné hrany v podstatě „táhne“ žraloka dopředu a také pomáhá snižovat odpor. Netřeba dodávat, že pro takový design existuje spousta aplikací.

Speedo notoricky začlenilo biomimetickou žraločí kůži do řady plavek pro olympijské hry v roce 2008. Podle Smithsonian, 98 procent medailí na olympijských hrách v roce 2008 získali plavci v plavkách ze žraločí kůže. Od té doby je tato technologie v olympijských soutěžích zakázána.

Podobně, zatímco je známo, že mnoho vodních druhů hostí na svých tělech jiné mořské druhy (jako jsou barnacles), žraloci zůstávají relativně „čistí“, abych tak řekl. Tyto mikroskopické dermální dentikuly také pomáhají žralokům odrazit mikroorganismy. Americké námořnictvo od té doby vyvinulo materiál, známý jako Žralok, založený na tomto vzoru kůže, který pomáhá inhibovat mořský růst na lodích. Na základě stejné myšlenky mnoho nemocnic také používá biomimetickou žraločí kůži film bojovat proti křížové kontaminaci.

Žraločí kůže, právě teď tak horko.

Sklizeň vody jako brouk Stenocara

V tomto okamžiku to opravdu není žádné tajemství: přístup k vodě je klíčový pro jakoukoli udržitelnou civilizaci a život na této planetě obecně. Zatímco některá místa na světě mají bohaté vodní zdroje, jako jsou jezera a řeky, aridnější podnebí si musí vystačit s omezenými srážkami. Technologie odvozená od brouka prospívajícího v jednom z nejdrsnějších prostředí na Zemi může velmi dobře pomoci nastartovat další generaci sklizně čisté vody.

Brouk Stenocara žije ve vyprahlém africkém dezertu Namib, ale tvor o velikosti desetníku má evoluční trik, který mu pomáhá doslova tahat vodu z doslova řídkého vzduchu. Vzor uzlů na zádech brouka umožňuje tvorovi sbírat vlhkost z ranní mlhy. Pak kapky skluzavka z hrbolků do malých kanálků směrem k tlamě brouka. Akademici v současné době využívají tento výzkum k vývoji biomimetických vzorců schopných získávat vodu ze vzduchu.

Absorbuje šok jako datel

Dately jsou známé svou výjimečnou hloubící schopností. Tvorové používají zobáky k shánění potravy pro hmyz a také k vytváření zákoutí pro sebe. Jak datli vyvrtali tyto díry, zažili zpomalení 1200 gravitačních tahů (Gs) téměř 22krát za sekundu. Abychom to uvedli do perspektivy, těžká autonehoda by přinesla ekvivalent 120 G na spolujezdce. Jak jen datel vydrží tyto věčné otřesy?

Odpověď: přírodní tlumiče. Pomocí videa a CT skenů, zkoumaných na Kalifornské univerzitě v Berkeley, se zjistilo, že datli mají čtyři struktury navržený absorbovat mechanické nárazy. Ptačí poloelastický zobák, oblast „houbovitá kostMateriál za lebkou a cerebrospinální mok pracují společně, aby prodloužily dobu, po kterou k tomuto otřesu dojde, a tím inhibují vibrace. Na základě tohoto mnohostranného designu tým pracuje na vytvoření pole aplikací od letových záznamníků odolnějších proti nárazům (černé skříňky) až po kosmické lodě odolné proti mikrometeoritům.

Maskování hlavonožců

Chobotnice, stejně jako všichni hlavonožci, jsou schopny svítit (bioluminiscence) a také měnit barvu kůže. Tato maskovací schopnost jim umožňuje schovat se před predátory, zatímco bioluminiscence jim umožňuje komunikovat a/nebo přitahovat partnera. Toto komplexní chování je vytvářeno sítí specializovaných kožních buněk a svalů.

Výzkumníci z University of Houston vyvinuli podobné zařízení schopné detekovat jeho okolí a přizpůsobit se tomuto prostředí během pouhých sekund. Tento raný prototyp používá flexibilní, pixelovanou mřížku využívající akční členy, světelné senzory a reflektory. Jako světelné senzory zjistit Při změně okolí je vyslán signál do příslušné diody. V oblasti tak vzniká teplo a termochromatická mřížka pak mění barvu. Tato umělá „kůže“ by mohla mít vojenské i komerční využití.

Ventilační systémy inspirované termity

Biomimikry často není jen o napodobování anatomického nebo evolučního výklenku druhu. Někdy si dokonce můžeme vzít podněty ze struktur, které tato zvířata staví, abychom si sami vytvořili lepší systémy podpory života.

Termiti často špatně rapují kvůli jejich destruktivním vlastnostem. Nicméně termiti jsou nechvalně známí tím, že vytvářejí některé z nejpropracovanějších ventilačních systémů pro chlazení na planetě. Dokonce i na některých nejteplejších místech, tato termitiště, zůstávají uvnitř výjimečně chladné.

Pomocí složité sítě záměrně vzduchových kapes vytvářejí pahorky a přírodní ventilační systém využívající konvekci. Strojírenská firma Arup vybudoval v Zimbabwe celé obchodní centrum založené na tomto systému přirozené konvekce. V současné době systém používá 10 procent méně energie než tradiční klimatizované zařízení.

Doporučení redakce

• Udržujte to v tajnosti, udržujte to v bezpečí: 8 domů se skrytými místnostmi a průchody
• Zde jsou nejlepší technické dárky, které můžete získat za 100 $ nebo méně