Šeit ir 7 labākie biomīmikas un dabas iedvesmota dizaina piemēri

Dažreiz labākais problēmas risinājums ne vienmēr ir vissarežģītākais, un tāpat labākā atbilde ne vienmēr ir jauna. Lai gan mēs, cilvēki, var tikai saslapināt kājas (nosacīti runājot) ar atjautību, dzīvnieku valstībai ir tūkstošiem evolūcijas izmēģinājumu un kļūdu, no kurām mācīties.

Biomimikrija, kā to sauc, ir metode, kā radīt risinājumus cilvēka izaicinājumiem, atdarinot dabā atrastus dizainus un idejas. Tas tiek izmantots visur: ēkās, transportlīdzekļos un pat materiālos, tāpēc mēs domājām, ka būtu jautri apkopot dažus no ievērības cienīgākajiem piemēriem. Šeit ir astoņi pārsteidzošākie tehnoloģiskie pielietojumi, kurus iedvesmojusi daba.

Ložu vilcieni, iedvesmojoties no Kingfisher putniem

Kad japāņu inženieri uzņēmās biedējošo uzdevumu uzlabot savus ātrgaitas ložu vilcienus, to dizains saskārās ar vienu neveiksmīgu aizķeršanos. Problēma bija nevis panākt šo vilcienu vēlamo ātrumu, bet gan milzīgais trokšņa daudzums, ko radīja gaisa pārvietošanās vilcienu priekšā. Kad vilcieni iebrauca tuneļos, transportlīdzekļi bieži radīja skaļu triecienvilni, ko sauc par "tuneļa uzplaukumu". Trieciena viļņu spēks pat izraisīja strukturālus bojājumu uz vairākiem tuneļiem.

Dizaineru komanda noteica, ka vainīgais ir vilcienu diezgan neass priekšējais deguna vāciņš. Lai samazinātu tuneļa izlici un palielinātu vispārējo aerodinamiku, tiem būtu nepieciešams racionalizētāks priekšgals. Inženieri beidzot modelēja nākamo modeli pēc Kingfisher putna knābja.

Zivju karalistes putniem ir specializēti knābji, kas ļauj tiem ienirt ūdenī, lai medītu, vienlaikus veicot minimālu izšļakstīšanos. Izmantojot šo jauno degunu, nākamās paaudzes 500. sērijas vilcieni bija par 10 procentiem ātrāki Par 15 procentiem mazāk elektrības, un, pats galvenais, vairs nav “uzplaukuma”.

Vēja turbīnas, kas veidotas pēc kuprvaļiem

Daudzas mūsu modernās aerodinamiskās konstrukcijas balstās uz diezgan pamatprincipiem. Lai iegūtu optimālu pacēlumu un minimālu pretestību, svarīgas ir gludas malas un tīras līnijas. Tomēr visā dzīvnieku valstībā daudzas sugas, kas spēj izcili pacelties. Piemēram, kuprītais valis dzinējspēkam izmanto bedrainas, bumbuļainas spuras, kas šķiet diezgan pretrunīgi.

A Hārvarda vadītā pētnieku grupa konstatēja, ka šie mezgliņi ļauj vaļiem izvēlēties stāvāku.uzbrukuma leņķis”. Uzbrukuma leņķis ir leņķis starp ūdens plūsmu un pleznas virsmu. Ar kuprvaļiem šis uzbrukuma leņķis var būt līdz pat 40 procentiem stāvāks nekā gluda plezna. Šo mazo izciļņu dēļ dažādos spuras punktos rodas šķērsgriezumi. Tādējādi ir daudz vieglāk izvairīties no pilnas ieslēgšanas.

Pārbaudes veikta ASV Jūras spēku akadēmija, izmantojot modeļu pleznas, noteica, ka šīs biomimētiskās spuras samazina pretestību gandrīz par trešdaļu un kopumā uzlaboja pacēlumu par astoņiem procentiem. Uzņēmums Whale Power, kas atrodas Toronto, Kanādā, jau ir izmantojis šo jaunāko tuberkulozes tehnoloģiju. Saskaņā ar MITWhale Power biomimētiskās lāpstiņas palīdz ģenerēt "tādu pašu jaudu ar ātrumu 10 jūdzes stundā, kādu parastās turbīnas ģenerē ar ātrumu 17 jūdzes stundā".

Antimikrobiālā plēve, kas atdarina haizivju ādu

Haizivis ir viens no jūru virsotnes plēsējiem. Viņu medību spējas ir pilnveidotas tūkstošgades evolūcijas gaitā. Lai gan haizivis ir labi pazīstamas ar savu akūto ožu un atjaunojošiem zobiem, jaunie pētījumi faktiski var norādīt uz sugas ādu kā tās evolucionārāko nišas īpašumu.

Haizivju āda ir pārklāta ar tā sauktajiem “dermālajiem zobiem”. Padomājiet par tiem kā būtībā elastīgiem slāņiem mazi zobi. Kustībā šie dermālie zobi faktiski rada zema spiediena zonu. Šis priekšējās malas virpulis būtībā “velk” haizivi uz priekšu un arī palīdz samazināt pretestību. Lieki piebilst, ka šādam dizainam ir daudz pielietojumu.

Speedo bēdīgi slaveni iekļāva biomimētisku haizivju ādu peldkostīmu sērijā 2008. gada olimpiskajām spēlēm. Saskaņā ar Smitsons, 98 procentus 2008. gada olimpisko spēļu medaļu ieguva peldētāji, kuri valkāja šo haizivīdas peldkostīmu. Kopš tā laika šī tehnoloģija ir aizliegta olimpiskajās sacensībās.

Līdzīgi, lai gan ir zināms, ka daudzas ūdens sugas savā ķermenī mīt citas jūras sugas (piemēram, sārņus), haizivis, tā sakot, joprojām ir salīdzinoši “tīras”. Šīs mikroskopiskās dermālās zobu daļas palīdz arī haizivīm atvairīt mikroorganismus. Kopš tā laika ASV flote ir izstrādājusi materiālu, kas pazīstams kā Sharklelet, pamatojoties uz šo ādas modeli, lai palīdzētu kavēt jūras augšanu uz kuģiem. Pamatojoties uz šo pašu ideju, daudzas slimnīcas izmanto arī biomimētisku haizivju ādu filma lai cīnītos pret savstarpēju piesārņojumu.

Haizivīda, tik karsti šobrīd.

Novāc ūdeni kā Stenocara vabole

Šobrīd tas nav noslēpums: piekļuve ūdenim ir būtiska jebkurai ilgtspējīgai civilizācijai un dzīvībai uz šīs planētas kopumā. Lai gan dažās vietās uz zemeslodes ir bagātīgi ūdens resursi, piemēram, ezeri un upes, sausāks klimats ir jāsamierinās ar ierobežotu nokrišņu daudzumu. Tehnoloģija, kas iegūta no vaboles, kas plaukst vienā no skarbākajām vidēm uz Zemes, var ļoti labi palīdzēt uzsākt nākamās paaudzes tīra ūdens ieguvi.

Stenocara vabole dzīvo sausajā Āfrikas namību desertā, bet dimetānnaftalīna izmēra būtnei ir evolūcijas spēja, kas palīdz tai burtiski izvilkt ūdeni no tiešā gaisa. Mezglu raksts gar vaboles muguru ļauj būtnei savākt mitrumu no rīta miglas. Pilieni tad slidkalniņš no izciļņiem mazos kanālos virzienā uz vaboles muti. Akadēmiķi pašlaik izmanto šo pētījumu, lai izstrādātu biomimētiskos modeļus, kas spēj iegūt ūdeni no gaisa.

Absorbē triecienu kā dzenis

Dzenis ir pazīstams ar savu izcilo rakšanas spēju. Radības izmanto savu knābi, lai meklētu kukaiņus un arī izveidotu sev kaktiņus. Tā kā dzeņi izurbuši šos caurumus, tie piedzīvo 1200 gravitācijas vilkšanas (Gs) palēninājumu gandrīz 22 reizes sekundē. Lai to aplūkotu perspektīvā, smaga autoavārija būtu līdzvērtīga 120 Gs uz pasažiera. Kā dzenis iztur šos nemitīgos grūdienus?

Atbilde: dabiskie amortizatori. Izmantojot video un CT skenēšanu, kas pētīta Kalifornijas universitātē Bērklijā, atklāja, ka dzeņiem ir četras struktūras izstrādāts lai absorbētu mehānisko triecienu. Putna daļēji elastīgais knābis, laukums "porains kauls” materiāls aiz galvaskausa un cerebrospinālais šķidrums darbojas unisonā, lai pagarinātu laiku, kurā notiek šis satricinājums, un tādējādi kavē vibrāciju. Pamatojoties uz šo daudzpusīgo dizainu, komanda strādā, lai izveidotu masīva lietojumprogrammas, sākot no triecienizturīgākiem lidojumu reģistratoriem (melnajām kastēm) līdz mikrometeorītu izturīgiem kosmosa kuģiem.

Galvkāju maskēšanās

Kalmāri, tāpat kā visi galvkāji, spēj mirdzēt (bioluminiscence), kā arī mainīt ādas krāsu. Šī maskēšanās spēja ļauj viņiem paslēpties no plēsējiem, savukārt bioluminiscence ļauj sazināties ar un/vai piesaistīt sev palīgu. Šo sarežģīto uzvedību rada specializētas ādas šūnas un muskuļi.

Pētnieki no Hjūstonas universitātes ir izstrādājuši līdzīgu ierīci, kas spēj noteikt tās apkārtni un saskaņot šo vidi dažu sekunžu laikā. Šis agrīnais prototips izmanto elastīgu, pikseļu režģi, izmantojot izpildmehānismus, gaismas sensorus un atstarotājus. Kā gaismas sensori atklāt a izmaiņas apkārtnē, signāls tiek nosūtīts uz attiecīgo diode. Tas rada siltumu apgabalā, un pēc tam termohromatiskais režģis maina krāsu. Šai mākslīgajai “ādai” var būt gan militārs, gan komerciāls pielietojums.

Termītu iedvesmotas ventilācijas sistēmas

Bieži vien biomīmika nav tikai sugas anatomiskās vai evolūcijas nišas atdarināšana. Dažreiz mēs pat varam ņemt norādes no šo dzīvnieku veidotajām struktūrām, lai izveidotu labākas dzīvības atbalsta sistēmas.

Termīti bieži saņem sliktu repu to destruktīvo īpašību dēļ. Tomēr termīti ir bēdīgi slaveni ar to, ka rada dažas no vismodernākajām ventilācijas sistēmām dzesēšanai uz planētas. Pat dažās karstākajās vietās šajos termītu pilskalnos iekšpusē saglabājas ārkārtīgi vēss.

Izmantojot sarežģītu tīši gaisa kabatu tīklu, uzkalniņi rada a dabisks ventilācijas sistēma, izmantojot konvekciju. Inženieru firma Arup uzbūvēja visu tirdzniecības centru Zimbabvē, pamatojoties uz šo dabiskās konvekcijas sistēmu. Pašlaik sistēma izmanto 10 procentiem mazāk enerģijas nekā tradicionālā gaisa kondicionētā iekārta.

Redaktoru ieteikumi

• Saglabājiet to noslēpumā, saglabājiet to drošībā: 8 mājas ar slēptām istabām un ejām
• Šeit ir labākās tehnoloģiju dāvanas, kuras varat iegūt par USD 100 vai mazāk