Evo 7 najboljih primjera biomimikrije i dizajna nadahnutog prirodom

Ponekad najbolje rješenje problema nije uvijek najsloženije, a, slično tome, najbolji odgovor nije uvijek novi. Dok mi ljudi možda samo mokrimo noge (relativno govoreći) domišljatošću, životinjsko carstvo ima tisućljeća evolucijskih pokušaja i pogrešaka iz kojih može učiti.

Biomimikrija, kako se zove, metoda je za stvaranje rješenja za ljudske izazove oponašanjem dizajna i ideja pronađenih u prirodi. Koristi se posvuda: u zgradama, vozilima, pa čak i materijalima - pa smo mislili da bi bilo zabavno zaokružiti nekoliko najistaknutijih primjera. Evo osam najzapanjujućih tehnoloških primjena inspiriranih prirodom.

Vlakovi s mecima inspirirani pticama vodomarima

Kad su se japanski inženjeri prihvatili zastrašujućeg zadatka nadogradnje svojih brzih vlakova s ​​mecima, njihov je dizajn naišao na jednu nesretnu smetnju. Problem nije bio postići željene brzine ovih vlakova, već ogromna količina buke koju je stvarala pomicanje zraka ispred vlakova. Dok su vlakovi ulazili u tunele, vozila bi često stvarala glasan udarni val poznat kao "tunelski udar". Snaga udarnih valova čak je uzrokovala strukturalne

šteta do nekoliko tunela.

Dizajnerski tim utvrdio je da je krivac prilično tupa prednja kapa vlakova. Kako bi minimizirali tunelsku granu i povećali ukupnu aerodinamiku, trebao bi im aerodinamičniji nos. Inženjeri su na kraju modelirali sljedeći model prema kljunu ptice Kingfisher.

Ptice vodomari imaju specijalizirane kljunove koji im omogućuju da zarone u vodu i love uz minimalno prskanje. Koristeći ovaj novi nos, sljedeća generacija vlakova serije 500 bila je 10 posto brža, potrošena 15 posto manje struje, i što je najvažnije, nema više "buma".

Vjetroturbine po uzoru na grbave kitove

Mnogi od naših modernih aerodinamičkih dizajna oslanjaju se na prilično osnovna načela. Za postizanje optimalnog podizanja i minimalnog otpora, elegantni rubovi i čiste linije su ključni. Međutim, u cijelom životinjskom carstvu, mnoge vrste, sposobne za izniman lift. Grbavi kit, na primjer, koristi neravne, kvrgave peraje za pogon - što se čini prilično kontraintuitivnim.

A Harvard predvođeni istraživačkim timom utvrdio je da ti kvržice omogućuju kitovima da odaberu strmiju "napadni kut.” Napadni kut je kut između toka vode i prednje strane peraje. Kod grbavih kitova ovaj napadni kut može biti do 40 posto strmiji nego kod glatke peraje. Zbog ovih malih grebena, sekcijski zastoji se pojavljuju na različitim točkama duž peraje. Zbog toga je puno lakše izbjeći stajalište.

Testovi provedena Američka pomorska akademija, koristeći modele peraja, utvrdila je da ove biomimetičke peraje smanjuju otpor za gotovo trećinu i poboljšavaju uzgon za ukupno osam posto. Whale Power, tvrtka sa sjedištem u Torontu, Kanada, već je iskoristila ovu najnoviju tehnologiju tuberkuloze. Prema MIT, biomimetičke lopatice tvrtke Whale Power pomažu generirati "istu količinu energije pri 10 milja na sat koju konvencionalne turbine generiraju pri 27 milja na sat."

Antimikrobni film koji oponaša kožu morskog psa

Morski psi su jedan od najvećih predatora u morima. Njihova lovačka sposobnost fino je podešena tijekom tisućljeća evolucije. Dok su morski psi dobro poznati po svom akutnom osjetilu mirisa i regeneraciji zuba, nova istraživanja mogu zapravo ukazati na kožu te vrste kao njezinu najveću evolucijsku nišu.

Koža morskog psa prekrivena je takozvanim "dermalnim zubićima". Zamislite ih kao u biti fleksibilne slojeve sitni zubi. Kada su u pokretu, ti dermalni zubci zapravo stvaraju zonu niskog tlaka. Ovaj vodeći vrtlog u biti "vuče" morskog psa naprijed i također pomaže u smanjenju otpora. Nepotrebno je reći da postoji mnogo primjena za takav dizajn.

Speedo je notorno ugradio biomimetičku kožu morskog psa u liniju kupaćih kostima za Olimpijske igre 2008. Prema Smithsonian, 98 posto medalja na Olimpijskim igrama 2008. osvojili su plivači noseći ovaj kupaći kostim od kože morskog psa. Od tada je tehnologija zabranjena u olimpijskim natjecanjima.

Slično tome, iako je poznato da mnoge vodene vrste ugošćuju druge morske vrste na svojim tijelima (kao što su škarpe), morski psi ostaju relativno "čisti", da tako kažemo. Ovi mikroskopski dermalni zubići također pomažu morskim psima u obrani od mikroorganizama. Američka mornarica je od tada razvila materijal poznat kao Sharklet, na temelju ovog uzorka kože kako bi se spriječio rast morske vode na brodovima. Na temelju te iste ideje, mnoge bolnice također koriste biomimetičku kožu morskog psa film za borbu protiv unakrsne kontaminacije.

Sharkskin, tako vruće sada.

Žetva vode poput Stenocara buba

U ovom trenutku doista nije tajna: pristup vodi ključan je za bilo koju održivu civilizaciju i život na ovom planetu općenito. Dok neka mjesta na kugli zemaljskoj imaju bogate vodene resurse poput jezera i rijeka, sušnije klime moraju zadovoljiti ograničenu količinu oborina. Tehnologija izvedena iz kornjaša koji uspijevaju u jednom od najsurovijih okruženja na Zemlji mogla bi vrlo dobro pomoći u započinjanju sljedeće generacije sakupljanja čiste vode.

Stenocara buba živi u sušnom afričkom desertu Namib, ali stvorenje veličine novčića ima evolucijski trik koji mu pomaže da doslovno izvuče vodu iz zraka. Uzorak čvorova duž leđa bube omogućuje stvorenju da skuplja vlagu iz jutarnje magle. Kapljice dakle tobogan s neravnina u male kanale prema ustima bube. Akademici trenutno koriste ovo istraživanje kako bi razvili biomimetičke obrasce koji mogu sakupljati vodu iz zraka.

Upijajući šok poput djetlića

Djetlići su poznati po svojoj izuzetnoj sposobnosti iskapanja. Stvorenja koriste svoje kljunove za traženje kukaca i stvaranje kutaka za sebe. Dok djetlići buše te rupe, doživljavaju usporavanje od 1200 gravitacijskih sila (Gs) gotovo 22 puta u sekundi. Da to stavimo u perspektivu, teška prometna nesreća pružila bi ekvivalent 120 G na suvozaču. Kako djetlić podnosi te neprestane udare?

Odgovor: prirodni amortizeri. Koristeći video i CT skeniranje, istraživanje na Kalifornijskom sveučilištu Berkeley, otkrilo je da djetlići imaju četiri strukture dizajnirani apsorbirati mehanički udar. Ptičji poluelastični kljun, površine "spužvasta kost” materijal iza lubanje i cerebrospinalna tekućina rade usklađeno kako bi produžili vrijeme tijekom kojeg se ovaj potres događa i stoga inhibiraju vibracije. Na temelju ovog višestranog dizajna, tim radi na stvaranju niza aplikacija u rasponu od snimača leta otpornijih na udarce (crne kutije) do svemirskih letjelica otpornih na mikrometeorite.

Kamuflaža glavonožaca

Lignje, kao i svi glavonošci, mogu svijetliti (bioluminiscencija), kao i mijenjati boju kože. Ova sposobnost kamufliranja omogućuje im skrivanje od grabežljivaca, dok im bioluminiscencija omogućuje komunikaciju s partnerom i/ili privlačenje partnera. Ovo složeno ponašanje proizvodi mreža specijaliziranih stanica kože i mišića.

Istraživači sa Sveučilišta u Houstonu razvili su sličan uređaj sposoban detektirati svoje okruženje i uskladiti to okruženje u samo nekoliko sekundi. Ovaj rani prototip koristi fleksibilnu, pikseliziranu mrežu koja koristi aktuatore, svjetlosne senzore i reflektore. Kao svjetlosni senzori otkriti promjena u okruženju, signal se šalje odgovarajućoj diodi. To stvara toplinu u tom području i termokromatska mreža tada mijenja boju. Ova umjetna "koža" mogla bi imati i vojnu i komercijalnu primjenu.

Ventilacijski sustavi inspirirani termitima

Često se biomimikrija ne odnosi samo na oponašanje anatomske ili evolucijske niše vrste. Ponekad se čak možemo ugledati na strukture koje ove životinje grade kako bismo sebi stvorili bolje sustave za održavanje života.

Termiti često dobiju loš glas zbog svojih destruktivnih svojstava. Međutim, termiti su poznati po stvaranju nekih od najsloženijih ventilacijskih sustava za hlađenje na planetu. Čak i na nekim od najtoplijih mjesta, ovi termitnjaci ostaju iznimno hladni iznutra.

Koristeći zamršenu mrežu namjerno zračnih džepova, humci stvaraju a prirodni sustav ventilacije pomoću konvekcije. Inženjerska tvrtka Arup izgradio cijeli trgovački centar u Zimbabveu na temelju ovog prirodnog konvekcijskog sustava. Trenutno sustav koristi 10 postotak manje energije od tradicionalnog klimatiziranog objekta.

Preporuke urednika

• Čuvaj tajnu, čuvaj je na sigurnom: 8 domova sa skrivenim sobama i prolazima
• Ovdje su najbolji tehnološki darovi koje možete dobiti za 100 USD ili manje