Inilah 7 Contoh Terbaik Biomimikri dan Desain Terinspirasi Alam

Terkadang solusi terbaik terhadap suatu masalah tidak selalu merupakan solusi yang paling rumit, dan demikian pula, jawaban terbaik tidak selalu merupakan solusi baru. Meskipun kita manusia mungkin (secara relatif) bisa menguasai diri dengan kecerdikan, dunia hewan memiliki ribuan tahun percobaan evolusi yang dapat dipelajari.

Biomimikri, demikian sebutannya, adalah metode untuk menciptakan solusi terhadap tantangan manusia dengan meniru desain dan ide yang ditemukan di alam. Ini digunakan di mana-mana: bangunan, kendaraan, dan bahkan material — jadi menurut kami akan menyenangkan untuk mengumpulkan beberapa contoh yang paling penting. Berikut delapan aplikasi teknologi paling menakjubkan yang terinspirasi oleh alam.

Kereta peluru terinspirasi dari burung Kingfisher

Ketika para insinyur Jepang mengambil tugas berat untuk meningkatkan kereta peluru berkecepatan tinggi, desain mereka menemui kendala yang tidak menguntungkan. Masalahnya bukan pada kecepatan kereta yang diinginkan, melainkan kebisingan yang dihasilkan oleh perpindahan udara di depan kereta. Saat kereta memasuki terowongan, kendaraan sering kali menimbulkan gelombang kejut keras yang dikenal sebagai “tunnel boom”. Kekuatan gelombang kejutnya bahkan menimbulkan kerusakan struktural kerusakan ke beberapa terowongan.

Tim desain menentukan pelakunya adalah tutup hidung depan kereta yang agak tumpul. Untuk meminimalkan booming terowongan dan meningkatkan aerodinamis secara keseluruhan, mereka memerlukan hidung yang lebih ramping. Para insinyur akhirnya memodelkan model berikutnya setelah paruh burung Kingfisher.

Burung kingfisher memiliki paruh khusus yang memungkinkan mereka menyelam ke dalam air untuk berburu sambil menghasilkan sedikit percikan. Dengan memanfaatkan hidung baru ini, kereta seri 500 generasi berikutnya menjadi 10 persen lebih cepat konsumsinya Listrik 15 persen lebih sedikit, dan yang paling penting, tidak ada lagi “boom”.

Turbin angin meniru model Paus Bungkuk

Banyak desain aerodinamis modern kita mengandalkan prinsip-prinsip dasar. Untuk mendapatkan pengangkatan yang optimal dan hambatan yang minimal, tepian yang ramping dan garis yang bersih adalah kuncinya. Namun, di seluruh dunia hewan, banyak spesies yang mampu melakukan daya angkat yang luar biasa. Paus Bungkuk, misalnya, menggunakan sirip tuberkel yang bergelombang sebagai penggerak – yang tampaknya berlawanan dengan intuisi.

A Harvard Tim peneliti yang dipimpinnya menetapkan bahwa bintil-bintil ini, memungkinkan paus untuk memilih “lebih curam”sudut serang.” Sudut serang adalah sudut antara aliran air dan muka sirip. Pada paus Bungkuk, sudut serangan ini bisa 40 persen lebih curam dibandingkan sirip halus. Karena tonjolan kecil ini, potongan melintang terjadi di berbagai titik di sepanjang sirip. Hal ini membuat kemacetan penuh lebih mudah dihindari.

Tes diadakan oleh Akademi Angkatan Laut A.S., dengan menggunakan sirip model, ditentukan bahwa sirip biomimetik ini mengurangi hambatan hampir sepertiganya dan meningkatkan daya angkat sebesar delapan persen secara keseluruhan. Whale Power, sebuah perusahaan yang berbasis di Toronto, Kanada telah memanfaatkan teknologi tuberkel terbaru ini. Berdasarkan MIT, Bilah biomimetik Whale Power membantu menghasilkan “jumlah daya yang sama pada kecepatan 10 mil per jam seperti yang dihasilkan turbin konvensional pada kecepatan 17 mil per jam.”

Film antimikroba yang meniru kulit hiu

Hiu adalah salah satu predator puncak lautan. Keahlian berburu mereka telah disempurnakan selama ribuan tahun evolusi. Meskipun hiu terkenal karena indra penciumannya yang tajam dan gigi yang dapat beregenerasi, penelitian baru mungkin menunjukkan bahwa kulit spesies ini adalah aset paling evolusionernya.

Kulit ikan hiu ditutupi dengan apa yang disebut “dentikel dermal.” Anggap saja ini sebagai lapisan yang pada dasarnya fleksibel gigi kecil. Saat bergerak, dentikel dermal ini sebenarnya menciptakan zona bertekanan rendah. Vortex terdepan ini pada dasarnya “menarik” hiu ke depan dan juga membantu mengurangi hambatan. Tentu saja, ada banyak aplikasi untuk desain seperti itu.

Speedo terkenal memasukkan kulit hiu biomimetik ke dalam rangkaian pakaian renang untuk Olimpiade 2008. Menurut Smithsonian, 98 persen medali Olimpiade 2008 diraih oleh perenang yang mengenakan pakaian renang berbahan kulit hiu ini. Sejak itu teknologi tersebut dilarang di kompetisi Olimpiade.

Demikian pula, meskipun banyak spesies air diketahui menjadi tempat tinggal spesies laut lainnya (seperti teritip), hiu tetap relatif “bersih”. Dentikel dermal mikroskopis ini juga membantu hiu menangkis mikro organisme. Angkatan Laut AS telah mengembangkan bahan yang dikenal sebagai hiu kecil, berdasarkan pola kulit ini untuk membantu menghambat pertumbuhan laut di kapal. Berdasarkan ide yang sama, banyak rumah sakit juga menggunakan kulit hiu biomimetik film untuk memerangi kontaminasi silang.

Kulit hiu, panas sekali saat ini.

Memanen air seperti kumbang Stenocara

Bukan rahasia lagi pada saat ini: akses terhadap air sangat penting bagi peradaban dan kehidupan berkelanjutan di planet ini secara umum. Meskipun beberapa lokasi di dunia memiliki sumber daya air yang melimpah seperti danau dan sungai, iklim yang lebih kering disebabkan oleh curah hujan yang terbatas. Teknologi yang berasal dari kumbang yang tumbuh subur di salah satu lingkungan paling keras di bumi mungkin dapat membantu memulai generasi berikutnya dalam pengumpulan air bersih.

Kumbang Stenocara hidup di gurun Namib Afrika yang gersang, namun makhluk berukuran sepeser pun ini memiliki kemampuan evolusi untuk membantunya mengeluarkan air dari udara yang sangat tipis. Pola simpul di sepanjang punggung kumbang memungkinkan makhluk tersebut mengumpulkan kelembapan dari kabut pagi. Tetesan itu kemudian menggeser dari benjolan ke saluran kecil menuju mulut kumbang. Para akademisi saat ini menggunakan penelitian ini untuk mengembangkan pola biomimetik yang mampu mengambil air dari udara.

Menyerap guncangan seperti burung pelatuk

Burung pelatuk terkenal dengan kemampuan menggalinya yang luar biasa. Makhluk-makhluk ini menggunakan paruhnya untuk mencari makan serangga dan juga membuat sudut untuk diri mereka sendiri. Saat burung pelatuk membuat lubang ini, mereka mengalami perlambatan sebesar 1.200 tarikan gravitasi (Gs) hampir 22 kali per detik. Sebagai gambaran, kecelakaan mobil yang parah akan menghasilkan hal yang setara 120 Gs pada penumpang. Bagaimana cara burung pelatuk bertahan terhadap guncangan yang terus-menerus ini?

Jawabannya: peredam kejut alami. Dengan menggunakan video dan CT scan, penelitian di University of California, Berkeley, menemukan bahwa burung pelatuk memiliki empat struktur dirancang untuk meredam guncangan mekanis. Paruh semi-elastis burung, luasnya “tulang sponsBahan di belakang tengkorak dan cairan serebrospinal semuanya bekerja secara serempak untuk memperpanjang waktu terjadinya gegar otak dan dengan demikian menghambat getaran. Berdasarkan desain multifaset ini, tim bekerja untuk membuat serangkaian aplikasi mulai dari perekam penerbangan yang lebih tahan guncangan (kotak hitam) hingga pesawat ruang angkasa yang tahan mikrometeorit.

Kamuflase Cephalopoda

Cumi-cumi, seperti semua cephalopoda, mampu bersinar (bioluminescence) serta mengubah warna kulitnya. Kapasitas kamuflase ini memungkinkan mereka bersembunyi dari predator sementara bioluminesensi memungkinkan mereka berkomunikasi dan/atau menarik pasangan. Perilaku kompleks ini dihasilkan oleh jaringan sel kulit dan otot khusus.

Para peneliti di University of Houston telah mengembangkan perangkat serupa yang mampu mendeteksi lingkungan sekitar dan mencocokkan lingkungan tersebut hanya dalam hitungan detik. Prototipe awal ini menggunakan grid fleksibel dan berpiksel yang memanfaatkan aktuator, sensor cahaya, dan reflektor. Sebagai sensor cahaya mendeteksi Jika terjadi perubahan di sekitar, sinyal dikirim ke dioda yang sesuai. Hal ini menciptakan panas di area tersebut dan jaringan termokromatik kemudian berubah warna. “Kulit” buatan ini dapat digunakan untuk keperluan militer dan komersial.

Sistem ventilasi terinspirasi oleh rayap

Seringkali, biomimikri bukan sekadar meniru ceruk anatomi atau evolusi suatu spesies. Kadang-kadang, kita bahkan dapat mengambil petunjuk dari struktur yang dibangun hewan-hewan ini untuk menciptakan sistem pendukung kehidupan yang lebih baik bagi diri kita sendiri.

Rayap sering mendapat reputasi buruk karena sifatnya yang merusak. Namun, rayap terkenal karena menciptakan sistem ventilasi paling rumit untuk pendinginan di planet ini. Bahkan di beberapa tempat terpanas, sarang rayap ini tetap sangat sejuk di dalamnya.

Dengan menggunakan jaringan rumit yang sengaja dibuat sebagai kantong udara, gundukan tersebut menciptakan a alami sistem ventilasi menggunakan konveksi. Perusahaan teknik Arup membangun seluruh pusat perbelanjaan di Zimbabwe berdasarkan sistem konveksi alami ini. Saat ini sistem menggunakan 10 persen lebih sedikit energi dibandingkan fasilitas ber-AC tradisional.

Rekomendasi Editor

• Rahasiakan, jaga keamanannya: 8 rumah dengan ruangan dan lorong tersembunyi
• Berikut adalah hadiah teknologi terbaik yang bisa Anda dapatkan seharga $100 atau kurang