Voici 7 des meilleurs exemples de biomimétisme et de conception inspirée de la nature

Parfois, la meilleure solution à un problème n’est pas toujours la plus complexe et, de même, la meilleure réponse n’est pas toujours une nouvelle. Alors que nous, les humains, sommes peut-être en train de nous mouiller les pieds (relativement parlant) avec ingéniosité, le règne animal a des millénaires d’essais et d’erreurs évolutifs dont il peut tirer des leçons.

Le biomimétisme, comme on l’appelle, est une méthode permettant de créer des solutions aux défis humains en imitant des conceptions et des idées trouvées dans la nature. Il est utilisé partout: dans les bâtiments, les véhicules et même les matériaux. Nous avons donc pensé qu'il serait amusant de rassembler quelques-uns des exemples les plus remarquables. Voici huit des applications technologiques les plus étonnantes inspirées de la nature.

Trains à grande vitesse inspirés des oiseaux martins-pêcheurs

Lorsque les ingénieurs japonais ont entrepris la tâche ardue de moderniser leurs trains à grande vitesse, leur conception s'est heurtée à un malheureux problème. Le problème n’était pas d’amener ces trains à la vitesse souhaitée, mais plutôt de faire face à l’énorme quantité de bruit créée par le déplacement de l’air devant les trains. Lorsque les trains entraient dans les tunnels, les véhicules créaient souvent une forte onde de choc connue sous le nom de « boum de tunnel ». La puissance des ondes de choc a même provoqué des dégâts structurels. dommage à plusieurs tunnels.

L'équipe de conception a déterminé que le coupable était le capuchon avant plutôt émoussé du train. Pour minimiser la flèche du tunnel et augmenter l'aérodynamisme global, ils auraient besoin d'un nez plus profilé. Les ingénieurs ont finalement modélisé le modèle suivant d’après le bec de l’oiseau Martin-pêcheur.

Les martins-pêcheurs ont un bec spécialisé leur permettant de plonger dans l'eau pour chasser tout en faisant un minimum d'éclaboussures. Grâce à ce nouveau nez, les trains de la série 500 de nouvelle génération étaient 10 pour cent plus rapides, consommés 15 pour cent d'électricité en moins, et surtout, plus de « boum ».

Des éoliennes inspirées des baleines à bosse

Beaucoup de nos conceptions aérodynamiques modernes reposent sur des principes plutôt basiques. Pour obtenir une portance optimale et une traînée minimale, des bords élégants et des lignes épurées sont essentiels. Cependant, dans tout le règne animal, il existe de nombreuses espèces capables d'une portance exceptionnelle. La baleine à bosse, par exemple, utilise des nageoires bosselées et tuberculées pour se propulser, ce qui semble plutôt contre-intuitif.

UN Harvard L'équipe de recherche dirigée a déterminé que ces nodules permettent aux baleines de choisir une pente plus raide.angle d'attaque.» L'angle d'attaque est l'angle entre l'écoulement de l'eau et la face de la palme. Chez les baleines à bosse, cet angle d'attaque peut être jusqu'à 40 % plus raide que celui d'une nageoire lisse. En raison de ces petites crêtes, des décrochages sectionnels se produisent à différents points le long de la nageoire. Cela rend un décrochage complet beaucoup plus facile à éviter.

Essais mené par l'Académie navale des États-Unis, à l'aide de modèles de palmes, a déterminé que ces ailerons biomimétiques réduisaient la traînée de près d'un tiers et amélioraient globalement la portance de huit pour cent. Whale Power, une société basée à Toronto, au Canada, a déjà capitalisé sur cette dernière technologie antituberculeuse. Selon MIT, les pales biomimétiques de Whale Power aident à générer « la même quantité d’énergie à 10 milles par heure que les turbines conventionnelles génèrent à 17 milles par heure ».

Film antimicrobien imitant la peau de requin

Les requins sont l’un des principaux prédateurs des mers. Leurs prouesses à la chasse ont été affinées au fil des millénaires d’évolution. Alors que les requins sont bien connus pour leur odorat aigu et leurs dents régénérantes, de nouvelles recherches pourraient en fait indiquer que la peau de l’espèce est son atout de niche le plus évolutif.

La peau de requin est recouverte de ce qu'on appelle des « denticules dermiques ». Considérez-les comme des couches essentiellement flexibles de petites dents. Lorsqu’ils sont en mouvement, ces denticules dermiques créent en fait une zone de basse pression. Ce vortex de pointe « tire » essentiellement le requin vers l’avant et contribue également à réduire la traînée. Inutile de dire qu’il existe de nombreuses applications pour une telle conception.

Speedo a notoirement incorporé de la peau de requin biomimétique dans une gamme de maillots de bain pour les Jeux olympiques de 2008. Selon le Smithsonien, 98 pour cent des médailles aux Jeux olympiques de 2008 ont été remportées par des nageurs portant ce maillot de bain en peau de requin. Depuis, cette technologie a été interdite dans les compétitions olympiques.

De même, alors que de nombreuses espèces aquatiques sont connues pour héberger d’autres espèces marines sur leur corps (comme les balanes), les requins restent relativement « propres » pour ainsi dire. Ces denticules dermiques microscopiques aident également les requins à repousser les micro-organismes. La marine américaine a depuis développé un matériau connu sous le nom de Requin, basé sur ce motif de peau pour aider à inhiber la croissance marine sur les navires. Partant de cette même idée, de nombreux hôpitaux utilisent également une peau de requin biomimétique. film pour lutter contre la contamination croisée.

Sharkskin, tellement chaud en ce moment.

Récolter l'eau comme le coléoptère Stenocara

Ce n’est vraiment pas un secret à ce stade: l’accès à l’eau est essentiel à toute civilisation durable et à toute vie sur cette planète en général. Alors que certaines régions du globe disposent d’abondantes ressources en eau, comme les lacs et les rivières, les climats plus arides doivent se contenter de précipitations limitées. La technologie dérivée d’un coléoptère prospérant dans l’un des environnements les plus difficiles de la planète pourrait très bien contribuer au lancement de la prochaine génération de collecte d’eau potable.

Le coléoptère Stenocara vit dans le désert aride du Namib africain, mais cette créature de la taille d'une pièce de dix cents possède un hack évolutif qui l'aide à extraire littéralement l'eau de l'air. Un motif de nœuds le long du dos du coléoptère permet à la créature de récupérer l’humidité du brouillard matinal. Les gouttelettes alors glisser des bosses dans de petits canaux vers la bouche du coléoptère. Les universitaires utilisent actuellement ces recherches pour développer des modèles biomimétiques capables de récupérer l’eau de l’air.

Absorber les chocs comme un pic

Les pics sont connus pour leur capacité de fouille exceptionnelle. Les créatures utilisent leur bec pour rechercher des insectes et également pour se créer des recoins. Lorsque les pics creusent ces trous, ils subissent une décélération de 1 200 attractions gravitationnelles (G) près de 22 fois par seconde. Pour mettre cela en perspective, un grave accident de voiture entraînerait l’équivalent de 120 Gs sur un passager. Comment le pic résiste-t-il à ces secousses perpétuelles ?

La réponse: des amortisseurs naturels. À l'aide de vidéos et de tomodensitogrammes, des recherches menées à l'Université de Californie à Berkeley ont permis de découvrir que les pics possèdent quatre structures. conçu pour absorber les chocs mécaniques. Le bec semi-élastique de l’oiseau, une zone de «OS spongieux" Le matériau situé derrière le crâne et le liquide céphalo-rachidien travaillent tous à l'unisson pour prolonger la durée pendant laquelle cette commotion cérébrale se produit et inhiber ainsi les vibrations. Sur la base de cette conception aux multiples facettes, l'équipe travaille à la création d'une gamme d'applications allant des enregistreurs de vol plus résistants aux chocs (boîtes noires) aux engins spatiaux résistants aux micrométéorites.

Camouflage céphalopode

Les calmars, comme tous les céphalopodes, sont capables de briller (bioluminescence) et de changer la couleur de leur peau. Cette capacité de camouflage leur permet de se cacher des prédateurs tandis que la bioluminescence leur permet de communiquer avec et/ou d'attirer un partenaire. Ce comportement complexe est produit par un réseau spécialisé de cellules cutanées et de muscles.

Des chercheurs de l'Université de Houston ont développé un dispositif similaire capable de détecter son environnement et de s'adapter à cet environnement en quelques secondes seulement. Ce premier prototype utilise une grille flexible et pixelisée utilisant des actionneurs, des capteurs de lumière et des réflecteurs. Comme les capteurs de lumière détecter En cas de changement d'environnement, un signal est envoyé à la diode correspondante. Cela crée de la chaleur dans la zone et la grille thermochromatique change alors de couleur. Cette « peau » artificielle pourrait avoir des applications à la fois militaires et commerciales à l’avenir.

Des systèmes de ventilation inspirés des termites

Souvent, le biomimétisme ne consiste pas simplement à imiter une niche anatomique ou évolutive d’une espèce. Parfois, nous pouvons même nous inspirer des structures construites par ces animaux pour créer de meilleurs systèmes de survie pour nous-mêmes.

Les termites ont souvent mauvaise réputation en raison de leurs propriétés destructrices. Cependant, les termites sont tristement célèbres pour avoir créé certains des systèmes de ventilation de refroidissement les plus élaborés de la planète. Même dans certains des endroits les plus chauds, ces termitières restent exceptionnellement fraîches à l’intérieur.

Utilisant un réseau complexe de poches d'air intentionnelles, les monticules créent un naturel système de ventilation par convection. La société d'ingénierie Arup a construit un centre commercial entier au Zimbabwe basé sur ce système de convection naturelle. Actuellement, le système utilise 10 pour cent moins d'énergie qu'une installation climatisée traditionnelle.

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