הנה 7 מהדוגמאות הטובות ביותר של ביומימיקה ועיצוב בהשראת הטבע

לפעמים הפתרון הטוב ביותר לבעיה הוא לא תמיד המורכב ביותר, ובאופן דומה, התשובה הטובה ביותר היא לא תמיד תשובה חדשה. בעוד שאנו, בני האדם, אולי פשוט מרטיבים את רגלינו (באופן יחסי) עם כושר המצאה, לממלכת החיות יש אלפי שנים של ניסוי וטעייה אבולוציוני ללמוד מהם.

ביומימיקרי, כשמה כן היא, היא שיטה ליצירת פתרונות לאתגרים אנושיים על ידי חיקוי עיצובים ורעיונות המצויים בטבע. הוא משמש בכל מקום: בניינים, כלי רכב ואפילו חומרים - אז חשבנו שיהיה כיף לרכז כמה מהדוגמאות הכי ראויות לציון. הנה שמונה מהיישומים הטכנולוגיים המדהימים ביותר בהשראת הטבע.

רכבות כדורים בהשראת ציפורי Kingfisher

כשהמהנדסים היפנים לקחו על עצמם את המשימה המפחידה של שדרוג רכבות הכדורים המהירות שלהם, העיצוב שלהם פגע בבעיה אחת מצערת. הבעיה לא הייתה להעלות את הרכבות הללו למהירויות הרצויות, אלא כמות הרעש העצומה שנוצרה מעקירת האוויר לפני הרכבות. כאשר הרכבות נכנסו למנהרות, הרכבים היו יוצרים לרוב גל הלם חזק המכונה "בום מנהרה". כוחם של גלי ההלם אפילו גרם למבנים

נֵזֶק למספר מנהרות.

צוות העיצוב קבע שהאשם הוא הרכבות כובע האף הקדמי הקהה למדי. כדי למזער את בום המנהרה ולהגדיל את האווירודינמיקה הכללית, הם יצטרכו חרטום יעיל יותר. בסופו של דבר דגמנו המהנדסים את הדגם הבא אחרי המקור של ציפור הקינגפישר.

לציפורי שלדג יש מקורים מיוחדים המאפשרים להם לצלול לתוך המים לצוד תוך כדי התזה מינימלית. באמצעות האף החדש הזה, רכבות הדור הבא מסדרת 500 היו מהירות יותר ב-10 אחוזים, נצרכו 15 אחוז פחות חשמל, והכי חשוב, לא עוד "בום".

טורבינות רוח מעוצבות על פי לווייתני גבן

רבים מהעיצובים האווירודינמיים המודרניים שלנו מסתמכים על עקרונות בסיסיים למדי. כדי להשיג עילוי אופטימלי ומינימום גרר, קצוות אלגנטיים וקווים נקיים הם המפתח. עם זאת, ברחבי ממלכת החיות, מינים רבים, המסוגלים להתרומם בצורה יוצאת דופן. לווייתן הגבן, למשל, משתמש בסנפירי פקעת גבשושיים להנעה - מה שנראה מנוגד לאינטואיציה.

א הרווארד צוות מחקר הוביל קבע כי הגושים הללו מאפשרים ללווייתנים לבחור תלול יותר "זווית התקפה." זווית ההתקפה היא הזווית בין זרימת המים לפנים הסנפיר. עם לווייתני גבן, זווית התקפה זו יכולה להיות תלולה יותר עד 40 אחוז מסנפר חלק. בשל הרכסים הקטנים הללו, מתרחשים יציאות חתך בנקודות שונות לאורך הסנפיר. זה עושה הרבה יותר קל להימנע מדוכן מלא.

מבחנים מנוהל על ידי האקדמיה הימית האמריקאית, באמצעות סנפירים מדגמי, קבעו שהסנפירים הביומימטיים הללו הפחיתו את הגרר בכמעט שליש ושיפרו את העילוי בשמונה אחוזים בסך הכל. Whale Power, חברה שבסיסה בטורונטו, קנדה כבר ניצלה את הטכנולוגיה העדכנית ביותר של שחפת. לפי MIT, הלהבים הביומימטיים של Whale Power עוזרים לייצר את "אותה כמות הכוח ב-10 מייל לשעה שמייצרות טורבינות קונבנציונליות במהירות של 17 מייל לשעה".

סרט אנטי-מיקרוביאלי המחקה עור כריש

כרישים הם אחד מטורפי השיא של הים. כישורי הציד שלהם כוונו היטב במשך אלפי שנים של אבולוציה. בעוד שכרישים ידועים בחוש הריח החריף שלהם ובשיניים המתחדשות, מחקר חדש עשוי להצביע על עור המין כנכס הנישה האבולוציוני ביותר שלו.

עור כריש מכוסה במה שנקרא "שיניים עוריים". חשבו על אלה כשכבות גמישות בעצם של שיניים קטנות. כאשר הם בתנועה, שיניים עוריים אלו יוצרים למעשה אזור של לחץ נמוך. מערבולת הקצה המובילה זו בעצם "מושכת" את הכריש קדימה וגם עוזרת להפחית את הגרר. מיותר לציין שיש הרבה יישומים לעיצוב כזה.

ספידו שילבה לשמצה עור כריש ביומימטי בשורה של בגדי ים לאולימפיאדת 2008. על פי סמיתסוניאן, 98 אחוז מהמדליות באולימפיאדת 2008 זכו על ידי שחיינים שלבשו את בגדי הים האלה מעור כריש. מאז הטכנולוגיה נאסרה בתחרות אולימפית.

באופן דומה, בעוד שמינים מימיים רבים ידועים כמארחים מינים אחרים של ימיים על גופם (כגון חצבים), כרישים נשארים "נקיים" יחסית, כביכול. שיניים עוריים מיקרוסקופיים אלה עוזרים גם לכרישים להדוף מיקרו-אורגניזמים. הצי האמריקני פיתח מאז חומר, המכונה Sharklet, המבוסס על דפוס עור זה כדי לעזור לעכב צמיחה ימית על ספינות. בהתבסס על אותו רעיון, בתי חולים רבים משתמשים גם בעור כריש ביומימטי סרט צילום כדי להילחם בזיהום צולב.

עור כריש, כל כך חם עכשיו.

קצירת מים כמו חיפושית סטנוקרה

זה באמת לא סוד בנקודה זו: גישה למים היא חיונית לכל ציוויליזציה בת קיימא וחיים על הפלנטה הזו בכלל. בעוד שבמקומות מסוימים על פני הגלובוס יש משאבי מים בשפע כמו אגמים ונהרות, אקלים צחיח יותר חייב להסתפק במשקעים מוגבלים. טכנולוגיה שמקורה בחיפושית המשגשגת באחת הסביבות הקשות ביותר על פני כדור הארץ עשויה מאוד לעזור להתחיל את הדור הבא של קצירת מים נקיים.

חיפושית סטנוקרה חיה בקינוח נמיב האפריקאי הצחיח, אבל ליצור בגודל אגורה יש פריצה אבולוציונית כדי לעזור לו ממש למשוך מים מהאוויר הדליל. תבנית של צמתים לאורך גבה של החיפושית מאפשרת ליצור לאסוף לחות מערפל הבוקר. אז הטיפות שקופית להוריד את הבליטות לתוך תעלות קטנות לכיוון הפה של החיפושית. אקדמאים משתמשים כיום במחקר זה כדי לפתח דפוסים ביומימטיים המסוגלים לקצור מים מהאוויר.

סופג זעזועים כמו נקר

נקרים ידועים ביכולת החפירה יוצאת הדופן שלהם. היצורים משתמשים במקורם כדי לחפש אחר חרקים וגם כדי ליצור פינות לעצמם. כאשר הנקרים נושאים את החורים הללו, הם חווים האטה של ​​1200 משיכות כבידה (Gs) כמעט 22 פעמים בשנייה. כדי לשים את זה בפרספקטיבה, תאונת דרכים קשה תספק את המקבילה ל 120 Gs על נוסע. איך הנקר עומד בפני הטלטלות התמידיות הללו?

התשובה: בולמי זעזועים טבעיים. באמצעות סריקות וידאו ו-CT, שנחקר באוניברסיטת קליפורניה, ברקלי, גילה שלנקרים ארבעה מבנים מְעוּצָב לספוג זעזועים מכניים. המקור האלסטי למחצה של הציפור, אזור של "עצם ספוגיתחומר שמאחורי הגולגולת ונוזל השדרה פועלים כולם ביחד כדי להאריך את הזמן שבו זעזוע מוח זה מתרחש ולכן מעכבים את הרטט. בהתבסס על העיצוב הרב-גוני הזה, הצוות עובד על יצירת מערך יישומים, החל ממקלטי טיסה עמידים יותר בפני זעזועים (קופסאות שחורות) ועד חלליות עמידות למיקרומטאוריטים.

הסוואה של צפלופוד

דיונונים, כמו כל הצפלופודים, מסוגלים לזהור (ביו-לומינסנציה) וכן לשנות את צבע עורם. יכולת הסוואה זו מאפשרת להם להסתתר מפני טורפים בעוד שהביו-אור מאפשר להם לתקשר ו/או למשוך בן זוג. התנהגות מורכבת זו מיוצרת על ידי רשת תאי עור ושרירים מיוחדים.

חוקרים מאוניברסיטת יוסטון פיתחו מכשיר דומה המסוגל לזהות את הסביבה שלו ולהתאים את הסביבה הזו בשניות בלבד. אב טיפוס מוקדם זה משתמש ברשת גמישה ומפוקסלת המשתמשת במפעילים, חיישני אור ומחזירי אור. כמו חיישני האור לזהות שינוי בסביבה, אות נשלח לדיודה המתאימה. זה יוצר חום באזור והרשת התרמוכרומטית משנה את צבעה. ל"עור" המלאכותי הזה יכול להיות גם יישומים צבאיים וגם מסחריים בהמשך הדרך.

מערכות אוורור בהשראת טרמיטים

לעתים קרובות, ביומימיקה אינה עוסקת רק בחיקוי של נישה אנטומית או אבולוציונית של מין. לפעמים, אנחנו יכולים אפילו לקחת רמזים מהמבנים שהחיות האלה בונות כדי ליצור לעצמנו מערכות תומכות חיים טובות יותר.

טרמיטים מקבלים לעתים קרובות ראפ רע בגלל תכונותיהם ההרסניות. עם זאת, טרמיטים ידועים לשמצה ביצירת כמה ממערכות האוורור המשוכללות ביותר לקירור על פני כדור הארץ. אפילו בכמה מהמקומות החמים ביותר, תלוליות הטרמיטים הללו, נשארות קרירות במיוחד בפנים.

באמצעות רשת סבוכה של כיסי אוויר בכוונה, התלים יוצרים א טִבעִי מערכת אוורור באמצעות הסעה. חברת ההנדסה ארופ בנה מרכז קניות שלם בזימבבואה המבוסס על מערכת הסעה טבעית זו. נכון לעכשיו, המערכת משתמשת ב-10 אָחוּז פחות אנרגיה ממתקן מסורתי ממוזג.

המלצות עורכים

• שמור את זה בסוד, שמור על זה בטוח: 8 בתים עם חדרים ומעברים נסתרים
• להלן המתנות הטכניות הטובות ביותר שתוכל להשיג עבור $100 או פחות