Tässä on 7 parasta esimerkkiä biomimikriasta ja luonnon inspiroimasta suunnittelusta

Joskus paras ratkaisu ongelmaan ei ole aina monimutkaisin, ja samoin paras vastaus ei aina ole uusi. Vaikka me ihmiset saatamme vain kastella jalkojamme (suhteellisesti sanottuna) kekseliäisyydestä, eläinkunnalla on vuosituhansia evoluution kokeita ja erehdyksiä, joista oppia.

Biomimikri, kuten sitä kutsutaan, on menetelmä, jolla luodaan ratkaisuja ihmisten haasteisiin jäljittelemällä luonnosta löytyviä malleja ja ideoita. Sitä käytetään kaikkialla: rakennuksissa, ajoneuvoissa ja jopa materiaaleissa – joten ajattelimme, että olisi hauskaa koota muutamia huomionarvoisimpia esimerkkejä. Tässä on kahdeksan hämmästyttävintä luonnon inspiroimaa teknologista sovellusta.

Kingfisher-lintujen inspiroima luotijunat

Kun japanilaiset insinöörit ottivat vastaan ​​pelottavan tehtävän päivittää nopeita luotijunia, niiden suunnittelu osui yhteen valitettavaan hankaluuteen. Ongelmana ei ollut näiden junien saaminen haluttuun nopeuteen, vaan junien edessä tapahtuvan ilman siirtymän aiheuttama valtava määrä melua. Kun junat saapuivat tunneliin, ajoneuvot synnyttivät usein voimakkaan iskuaallon, joka tunnetaan nimellä "tunnelipuomi". Iskuaaltojen voima aiheutti jopa rakenteellisia vahingoittaa useisiin tunneleihin.

Suunnittelutiimi päätti syyksi junien melko tylsät etukärjet. Tunnelin puomin minimoimiseksi ja yleisen aerodynamiikan lisäämiseksi he tarvitsevat virtaviivaisemman nokan. Lopulta insinöörit mallinsivat seuraavan mallin Kingfisher-linnun nokan mukaan.

Kingfisher-lintujen nokka on erikoistunut, joten ne voivat sukeltaa veteen metsästämään ja roiskeilla mahdollisimman vähän. Uutta nokkaa hyödyntäen seuraavan sukupolven 500-sarjan junat olivat 10 prosenttia nopeampia ja kulutettuja 15 prosenttia vähemmän sähköä, ja mikä tärkeintä, ei enää "buumia".

Ryhävalaiden mallin mukaiset tuuliturbiinit

Monet nykyaikaisista aerodynaamisista malleistamme perustuvat melko perusperiaatteisiin. Optimaalisen noston ja minimaalisen vastuksen saavuttamiseksi sileät reunat ja selkeät linjat ovat tärkeitä. Kuitenkin koko eläinkunta, monet lajit, jotka pystyvät poikkeuksellisen nosto. Esimerkiksi ryhävalas käyttää työntövoimana kuoppaisia, tubercle eviä - mikä vaikuttaa melko ristiriitaiselta.

A Harvard johtama tutkimusryhmä päätti, että nämä kyhmyt antavat valaille mahdollisuuden valita jyrkempi.hyökkäyskulma.” Iskukulma on veden virtauksen ja räpylän pinnan välinen kulma. Ryhävalaiden kohdalla tämä hyökkäyskulma voi olla jopa 40 prosenttia jyrkempi kuin sileä räpylä. Näiden pienten harjanteiden takia poikkileikkauksia esiintyy eri kohdissa evällä. Tämä tekee täyspysähdyksen välttämisestä paljon helpompaa.

Testit suoritettu Yhdysvaltain laivastoakatemia määritti malliräpylöitä käyttäen, että nämä biomimeettiset evät vähensivät vastusta lähes kolmanneksella ja paransivat nostovoimaa yhteensä kahdeksan prosenttia. Whale Power, Torontossa, Kanadassa sijaitseva yritys on jo hyödyntänyt tätä uusinta tuberkuloositeknologiaa. Mukaan MIT, Whale Powerin biomimeettiset siivet auttavat tuottamaan "saman määrän tehoa 10 mailia tunnissa kuin perinteiset turbiinit 17 mailia tunnissa".

Antimikrobinen kalvo, joka jäljittelee hainnahkaa

Hait ovat yksi merten huippupetoeläimistä. Heidän metsästyskykynsä on hienosäädetty vuosituhansien evoluution aikana. Vaikka hait tunnetaan hyvin akuutista hajuaististaan ​​ja uusiutuvista hampaistaan, uudet tutkimukset voivat itse asiassa osoittaa lajin ihon olevan sen evolutiivisin markkinarako.

Hainnahka on peitetty niin kutsutuilla "ihohampailla". Ajattele näitä olennaisesti joustavina kerroksina pienet hampaat. Liikkuessaan nämä ihohampaat luovat matalapaineisen alueen. Tämä etureunan pyörre olennaisesti "vetää" hain eteenpäin ja auttaa myös vähentämään vastusta. Tarpeetonta sanoa, että tällaiselle suunnittelulle on paljon sovelluksia.

Speedo sisällytti tunnetusti biomimeettisen hainnahan uimapukusarjaan vuoden 2008 olympialaisia ​​varten. Mukaan Smithsonian, 98 prosenttia vuoden 2008 olympialaisten mitaleista voittivat tässä hainnahkaisessa uimapuvussa pukeneet uimarit. Siitä lähtien tekniikka on ollut kielletty olympiakisoissa.

Vastaavasti, vaikka monien vesieläinlajien tiedetään isännöivän kehossaan muita merilajeja (kuten näriä), hait pysyvät niin sanotusti suhteellisen "puhtaina". Nämä mikroskooppiset dermaaliset hampaat auttavat myös haita torjumaan mikro-organismeja. Yhdysvaltain laivasto on sittemmin kehittänyt materiaalia, joka tunnetaan nimellä Sharklelet, joka perustuu tähän ihokuvioon, joka auttaa estämään merikasvua laivoissa. Tämän saman idean perusteella monet sairaalat käyttävät myös biomimeettistä hainnahkaa elokuva ristikontaminaation torjumiseksi.

Hainnahka, niin kuuma juuri nyt.

Kerää vettä kuten Stenocara-kuoriainen

Se ei todellakaan ole salaisuus tässä vaiheessa: veden saatavuus on avainasemassa kaikille kestävälle sivilisaatiolle ja elämälle tällä planeetalla yleensä. Vaikka joillakin alueilla maapallolla on runsaasti vesivaroja, kuten järviä ja jokia, kuivemman ilmaston on tultava toimeen rajoitetulla sademäärällä. Yhdessä maapallon ankarimmassa ympäristössä menestyvästä kovakuoriaisesta saatu tekniikka voi hyvinkin auttaa aloittamaan seuraavan sukupolven puhtaan veden keräämisen.

Stenocara-kuoriainen elää kuivassa afrikkalaisessa namibijälkiruoassa, mutta senttimetrin kokoisella otuksella on evolutionaarinen hakkeri, joka auttaa sitä kirjaimellisesti vetämään vettä kirjaimellisesti ohuesta ilmasta. Kuoriaisen selässä oleva solmukuvio mahdollistaa sen, että olento kerää kosteutta aamusumusta. Pisaroita sitten liukumäki irrota kuoppia pieniksi kanaviksi kohti kovakuoriaisen suuta. Akateemikot käyttävät tällä hetkellä tätä tutkimusta kehittääkseen biomimeettisiä malleja, jotka pystyvät keräämään vettä ilmasta.

Vaimentaa iskuja kuin tikka

Tikat tunnetaan poikkeuksellisesta kaivukyvystään. Olennot käyttävät nokkaansa hyönteisten etsimiseen ja myös nurkkien luomiseen itselleen. Kun tikkat porasivat näitä reikiä, ne kokevat 1200 painovoiman (Gs) hidastuvan lähes 22 kertaa sekunnissa. Tarkasteltaessa sitä, vakava autokolari toimisi vastaavan 120 Gs matkustajalla. Kuinka tikka kestää näitä ikuisia tärähdyksiä?

Vastaus: luonnolliset iskunvaimentimet. Kalifornian yliopistossa Berkeleyssä tutkitut video- ja CT-skannaukset havaitsivat, että tikoilla on neljä rakennetta suunniteltu vaimentaa mekaanista iskua. Linnun puolijoustava nokka, alue "sienimäinen luuKallon takana oleva materiaali ja aivo-selkäydinneste toimivat kaikki yhdessä pidentääkseen aikaa, jonka aikana tämä aivotärähdys esiintyy, ja estää siten tärinää. Tämän monipuolisen suunnittelun pohjalta tiimi työskentelee luodakseen erilaisia ​​sovelluksia, jotka vaihtelevat iskunkestävämmistä lentotallentimista (mustista laatikoista) mikrometeoriittien kestäviin avaruusaluksiin.

Pääjalkaisten naamiointi

Kalmarit, kuten kaikki pääjalkaiset, pystyvät hehkumaan (bioluminesenssi) sekä muuttamaan ihon väriä. Tämän naamiointikapasiteetin ansiosta he voivat piiloutua petoeläimiltä, ​​kun taas bioluminesenssin ansiosta he voivat kommunikoida kumppanin kanssa ja/tai houkutella puoleensa. Tämän monimutkaisen käyttäytymisen tuottavat verkkoon erikoistuneet ihosolut ja lihakset.

Houstonin yliopiston tutkijat ovat kehittäneet samanlaisen laitteen, joka pystyy havaitsemaan sen ympäristön ja sovittamaan tämän ympäristön muutamassa sekunnissa. Tämä varhainen prototyyppi käyttää joustavaa pikselöityä verkkoa, jossa käytetään toimilaitteita, valoantureita ja heijastimia. Kuten valoanturit havaita a muutos ympäristössä, signaali lähetetään vastaavalle diodille. Tämä luo lämpöä alueelle ja termokromaattinen ristikko muuttaa sitten väriä. Tällä keinotekoisella "iholla" voi olla sekä sotilaallisia että kaupallisia sovelluksia.

Termiittien inspiroimat ilmanvaihtojärjestelmät

Usein biomimikri ei tarkoita vain lajin anatomisen tai evolutionaarisen markkinaraon matkimista. Joskus voimme jopa ottaa vihjeitä näiden eläinten rakentamista rakenteista luodaksemme itsellemme parempia elämän tukijärjestelmiä.

Termiitit saavat usein huonon rapin tuhoisten ominaisuuksiensa vuoksi. Termiitit ovat kuitenkin surullisen kuuluisia siitä, että he ovat luoneet planeetan kaikkein kehittyneimpiä ilmanvaihtojärjestelmiä jäähdytykseen. Jopa joissakin kuumimmissa paikoissa nämä termiittikummit pysyvät sisällä poikkeuksellisen viileinä.

Käyttämällä monimutkaista verkostoa tarkoituksellisesti ilmataskuja, kummut luovat a luonnollinen ilmanvaihtojärjestelmä konvektiolla. Insinööritoimisto Arup rakensi Zimbabween kokonaisen ostoskeskuksen tähän luonnolliseen konvektiojärjestelmään. Tällä hetkellä järjestelmä käyttää 10 prosenttia vähemmän energiaa kuin perinteinen ilmastoitu laitos.

Toimittajien suositukset

• Pidä se salassa, pidä se turvassa: 8 kotia, joissa on piilotettuja huoneita ja käytäviä
• Tässä ovat parhaat teknologialahjat, jotka voit lunastaa 100 dollarilla tai vähemmän