Siin on 7 parimat biomimikri ja loodusest inspireeritud disaini näidet

Mõnikord ei ole probleemi parim lahendus alati kõige keerulisem ja samamoodi ei ole parim vastus alati uus. Kuigi meie, inimesed, saame (suhteliselt öeldes) leidlikkusega lihtsalt jalad märjaks, on loomariigil aastatuhandeid evolutsioonilisi katseid-eksitusi, millest õppida.

Biomimikri, nagu seda nimetatakse, on meetod inimeste väljakutsetele lahenduste loomiseks, jäljendades looduses leiduvaid kujundusi ja ideid. Seda kasutatakse kõikjal: hoonetes, sõidukites ja isegi materjalides – nii et arvasime, et oleks lõbus koondada mõned tähelepanuväärsemad näited. Siin on kaheksa kõige hämmastavamat loodusest inspireeritud tehnoloogilist rakendust.

Kingfisheri lindudest inspireeritud kuulrongid

Kui Jaapani insenerid võtsid enda peale hirmutava ülesande oma kiireid kuulronge uuendada, tabas nende konstruktsioon kahetsusväärset tõrku. Probleemiks ei olnud rongide soovitud kiiruste saavutamine, vaid hoopis tohutu müra, mida tekitas rongide ees õhu nihkumine. Kui rongid tunnelitesse sisenesid, tekitasid sõidukid sageli valju lööklaine, mida nimetatakse tunnelibuumiks. Lööklainete tugevus põhjustas isegi struktuurseid kahju mitmesse tunnelisse.

Disainimeeskond määras süüdlaseks rongide üsna nüri esiotsa. Tunneli poomi minimeerimiseks ja üldise aerodünaamika suurendamiseks vajaksid nad voolujoonelisemat nina. Insenerid modelleerisid lõpuks järgmise mudeli Kingfisheri linnu noka järgi.

Jäälindudel on spetsiaalsed nokad, mis võimaldavad neil vette sukelduda, et jahti pidada, tehes samal ajal minimaalset pritsimist. Seda uut nina kasutades olid järgmise põlvkonna 500-seeria rongid 10 protsenti kiiremad 15 protsenti vähem elektrit, ja mis kõige tähtsam, mitte enam "buumi".

Küürvaalade järgi tehtud tuuleturbiinid

Paljud meie kaasaegsed aerodünaamilised konstruktsioonid põhinevad pigem põhiprintsiipidel. Optimaalse tõste ja minimaalse takistuse saavutamiseks on võtmetähtsusega siledad servad ja puhtad jooned. Kuid kogu loomariigis on palju liike, mis on võimelised erakordselt tõusma. Näiteks küürvaal kasutab tõukejõuks konarlikke tuberkleid – mis tundub üsna intuitiivne.

A Harvard juhitud uurimisrühm tegi kindlaks, et need sõlmed võimaldavad vaaladel valida järsema.ründenurk.” Ründenurk on nurk veevoolu ja lesta näo vahel. Küürvaalade puhul võib see rünnakunurk olla kuni 40 protsenti järsem kui sile lesta. Nende väikeste harjade tõttu tekivad piki uime erinevates kohtades läbilõiked. Nii on täitumist palju lihtsam vältida.

Testid läbi viidud USA mereväeakadeemia tegi mudellestade abil kindlaks, et need biomimeetilised uimed vähendasid takistust peaaegu kolmandiku võrra ja tõstsid üldiselt kaheksa protsenti. Kanadas Torontos asuv ettevõte Whale Power on seda uusimat tuberkuloositehnoloogiat juba ära kasutanud. Vastavalt MIT, Whale Poweri biomimeetilised labad aitavad toota "sama palju võimsust kiirusel 10 miili tunnis, kui tavalised turbiinid kiirusel 17 miili tunnis."

Antimikroobne kile, mis jäljendab hainahka

Haid on üks merede tippkiskjaid. Nende jahioskusi on aastatuhandeid kestnud evolutsiooni käigus peenhäälestatud. Kuigi haid on hästi tuntud oma terava lõhnataju ja taastuvate hammaste poolest, võivad uued uuringud osutada liigi nahale kui selle kõige evolutsioonilisemale nišivarale.

Hainahk on kaetud niinimetatud "nahahammastega". Mõelge neile kui põhimõtteliselt paindlikele kihtidele väikesed hambad. Liikumisel loovad need nahahambad tegelikult madalrõhuala. See esiserva keeris "tõmbab" hai edasi ja aitab ühtlasi vähendada takistust. Ütlematagi selge, et sellise disaini jaoks on palju rakendusi.

Speedo lisas kurikuulsalt biomimeetilise hainaha 2008. aasta olümpiamängude ujumistrikoode sarja. Vastavalt Smithsonian, 98 protsenti 2008. aasta olümpiamängude medalitest võitsid seda hainahast ujumisriietust kandvad ujujad. Sellest ajast alates on tehnoloogia olümpiavõistlustel keelatud.

Samamoodi, kuigi on teada, et paljud vees elavad liigid elavad oma kehal teisi mereliike (nt kõrvitsad), jäävad haid nii-öelda suhteliselt puhtaks. Need mikroskoopilised nahahambad aitavad haidel ka mikroorganisme tõrjuda. USA merevägi on sellest ajast alates välja töötanud materjali, mida tuntakse kui Sharklelet, mis põhineb sellel nahamustril, mis aitab pärssida merekasvu laevadel. Sellele ideele tuginedes kasutavad paljud haiglad ka biomimeetilist hainahka film ristsaastumise vastu võitlemiseks.

Hainahk, nii kuum praegu.

Vee kogumine nagu Stenocara mardikas

Praegusel hetkel pole see tegelikult saladus: juurdepääs veele on iga jätkusuutliku tsivilisatsiooni ja selle planeedi elu jaoks üldiselt ülioluline. Kuigi mõnes maakera paigas on rikkalikult veevarusid, nagu järved ja jõed, peab kuivem kliima leppima piiratud sademetega. Tehnoloogia, mis pärineb Maa ühes karmimas keskkonnas õitsevast mardikast, võib väga hästi aidata alustada järgmise põlvkonna puhta vee kogumist.

Stenocara mardikas elab kuivas Aafrika Namiibi magustoidus, kuid peenraha suurusel olendil on evolutsiooniline hakk, mis aitab tal sõna otseses mõttes hõredast õhust vett välja tõmmata. Sõlmede muster piki mardika selga võimaldab olendil hommikusest udust niiskust koguda. Piisakesed siis libisema konarustest väikesteks kanaliteks mardika suu poole. Akadeemikud kasutavad praegu seda uurimistööd biomimeetiliste mustrite väljatöötamiseks, mis suudavad õhust vett koguda.

Neelab lööki nagu rähn

Rähnid on tuntud oma erakordse kaevamisvõime poolest. Olendid kasutavad oma nokat putukate otsimiseks ja ka endale nurkade loomiseks. Kuna rähnid need augud tegid, kogevad nad 1200 gravitatsioonilise tõmbe (Gs) pidurdust peaaegu 22 korda sekundis. Selle perspektiivi silmas pidades oleks tõsine autoõnnetus samaväärne 120 Gs reisijal. Kuidas rähn neile igavestele põrutustele vastu peab?

Vastus: looduslikud amortisaatorid. California Berkeley ülikoolis uuritud video- ja CT-skaneeringute abil avastasid rähnil neli struktuuri disainitud mehaanilise löögi absorbeerimiseks. Linnu poolelastne nokk, alakäsnjas luu” kolju taga olev materjal ja tserebrospinaalvedelik töötavad koos, et pikendada põrutuse tekkimise aega ja seega pärssida vibratsiooni. Selle mitmetahulise disaini põhjal töötab meeskond selle nimel, et luua massiivirakendusi, mis ulatuvad põrutuskindlamatest lennusalvestitest (mustad kastid) kuni mikrometeoriidikindlate kosmoselaevadeni.

Peajalgsete kamuflaaž

Kalmaar, nagu kõik peajalgsed, on võimeline hõõguma (bioluminestsents) ja muutma oma nahavärvi. See maskeerimisvõime võimaldab neil kiskjate eest peitu pugeda, samas kui bioluminestsents võimaldab neil suhelda ja/või kaaslasega ligi meelitada. Seda keerulist käitumist toodavad spetsialiseerunud naharakud ja lihased.

Houstoni ülikooli teadlased on välja töötanud sarnase seadme, mis suudab tuvastada selle ümbruse ja sobitada seda keskkonda vaid sekunditega. See varajane prototüüp kasutab paindlikku pikslitega võrku, mis kasutab ajamid, valgusandureid ja reflektoreid. Nagu valgusandurid tuvastada a muutus ümbruses, saadetakse signaal vastavale dioodile. See tekitab piirkonnas soojust ja termokromaatiline võrk muudab seejärel värvi. Sellel kunstlikul "nahal" võib olla nii sõjalisi kui ka kaubanduslikke rakendusi.

Termiitidest inspireeritud ventilatsioonisüsteemid

Sageli ei seisne biomimikri lihtsalt liigi anatoomilise või evolutsioonilise niši matkimine. Mõnikord võime isegi võtta vihjeid nende loomade ehitatud struktuuridest, et luua endale paremaid elu toetavaid süsteeme.

Termiidid saavad sageli oma hävitavate omaduste tõttu halva räpi. Termiidid on aga kurikuulsad selle poolest, et loovad planeedil kõige keerukamaid jahutamiseks mõeldud ventilatsioonisüsteeme. Isegi mõnes kuumemas kohas jäävad need termiidiküngad sees erakordselt jahedaks.

Kasutades tahtlikult õhutaskute keerulist võrgustikku, tekitavad küngad a loomulik ventilatsioonisüsteem konvektsiooniga. Inseneribüroo Arup ehitas Zimbabwesse selle loodusliku konvektsioonisüsteemi alusel terve kaubanduskeskuse. Praegu kasutab süsteem 10 protsenti vähem energiat kui traditsiooniline konditsioneeriga seade.

Toimetajate soovitused

• Hoidke seda saladuses, hoidke seda turvaliselt: 8 peidetud tubade ja käikudega kodu
• Siin on parimad tehnilised kingitused, mida saate 100 dollari või vähema hinnaga