Innhold
- Kuletog inspirert av Kingfisher-fugler
- Vindturbiner modellert etter knølhval
- Antimikrobiell film som etterligner haiskinn
- Høsting av vann som Stenocara-billen
- Absorberer støt som en hakkespett
- Kamuflasje av blekksprut
- Ventilasjonssystemer inspirert av termitter
Biomimicry, som det kalles, er en metode for å skape løsninger på menneskelige utfordringer ved å emulere design og ideer som finnes i naturen. Den brukes overalt: bygninger, kjøretøy og til og med materialer - så vi tenkte at det ville være morsomt å samle opp noen av de mest bemerkelsesverdige eksemplene. Her er åtte av de mest forbløffende teknologiske applikasjonene inspirert av naturen.
Anbefalte videoer
Kuletog inspirert av Kingfisher-fugler
Da japanske ingeniører tok på seg den skremmende oppgaven med å oppgradere sine høyhastighets kuletog, traff designen deres en uheldig ulempe. Problemet var ikke å få disse togene opp til ønsket hastighet, men snarere den enorme mengden støy som ble skapt av forskyvningen av luft foran togene. Når togene kom inn i tunneler, skapte kjøretøyene ofte en høy sjokkbølge kjent som «tunnelbom». Kraften til sjokkbølgene forårsaket til og med strukturelle skader til flere tunneler.
Designteamet bestemte at den skyldige var togene som var ganske butte foran. For å minimere tunnelbommen og øke den generelle aerodynamikken trenger de en mer strømlinjeformet nese. Ingeniørene modellerte til slutt den neste modellen etter nebbet til Kingfisher-fuglen.
Kingfisher-fugler har spesialiserte nebb som lar dem dykke ned i vann for å jakte samtidig som de skvetter minimalt. Ved å bruke denne nye nesen var neste generasjons 500-serietog 10 prosent raskere, forbrukt 15 prosent mindre strøm, og viktigst av alt, ikke mer «boom».
Vindturbiner modellert etter knølhval
Mange av våre moderne aerodynamiske design er avhengige av ganske grunnleggende prinsipper. For å oppnå optimal løft og minimalt luftmotstand er slanke kanter og rene linjer nøkkelen. Men i hele dyreriket, mange arter, i stand til eksepsjonell løft. Knølhvalen, for eksempel, bruker humpete tuberkelfinner for fremdrift - noe som virker ganske kontraintuitivt.
EN Harvard ledet forskerteam fastslo at disse knutene gjør det mulig for hvalene å velge en brattere "angrepsvinkel." Angrepsvinkelen er vinkelen mellom vannstrømmen og flipperens overflate. Med knølhval kan denne angrepsvinkelen være opptil 40 prosent brattere enn en jevn flipper. På grunn av disse små ryggene oppstår seksjonsstopp på forskjellige punkter langs finnen. Dette gjør en full på stall mye lettere å unngå.
Tester gjennomført av U.S. Naval Academy, ved hjelp av modellflipper, bestemte disse biomimetiske finnene redusert luftmotstand med nesten en tredjedel og forbedret løftet med åtte prosent totalt. Whale Power, et selskap basert i Toronto, Canada har allerede utnyttet denne siste tuberkelteknologien. I følge MIT, Whale Powers biomimetiske blader bidrar til å generere «samme mengde kraft ved 10 miles per time som konvensjonelle turbiner genererer med 17 miles per time».
Antimikrobiell film som etterligner haiskinn
Haier er en av toppene av havets rovdyr. Jaktevnen deres har blitt finjustert over årtusener med evolusjon. Mens haier er kjent for sin akutte luktesans og regenererende tenner, kan ny forskning faktisk peke på artens hud som dens mest evolusjonære nisjeaktivum.
Haiskinn er dekket med såkalte "dermale dentikler". Tenk på disse som i hovedsak fleksible lag av små tenner. Når de er i bevegelse, skaper disse dermale dentiklene faktisk en lavtrykkssone. Denne forkantvirvelen "trekker" i hovedsak haien fremover og bidrar også til å redusere luftmotstanden. Det er unødvendig å si at det er mange bruksområder for et slikt design.
Speedo inkorporerte notorisk biomimetisk haiskinn i en serie med badedrakter til OL i 2008. Ifølge Smithsonian98 prosent av medaljene ved OL i 2008 ble vunnet av svømmere som hadde på seg dette badetøyet i haiskinn. Siden den gang har teknologien vært forbudt i olympiske konkurranser.
Tilsvarende, mens mange akvatiske arter er kjent for å være vertskap for andre marinearter på kroppen deres (som f.eks. hai), forblir haiene relativt "rene" for å si det sånn. Disse mikroskopiske dermal dentiklene hjelper også haier med å avverge mikroorganismer. Den amerikanske marinen har siden utviklet et materiale, kjent som Sharklet, basert på dette hudmønsteret for å bidra til å hemme marin vekst på skip. Basert på den samme ideen bruker mange sykehus også et biomimetisk haiskinn film for å bekjempe krysskontaminering.
Sharkskin, så varmt akkurat nå.
Høsting av vann som Stenocara-billen
Det er egentlig ingen hemmelighet på dette tidspunktet: tilgang til vann er sentralt for enhver bærekraftig sivilisasjon og liv på denne planeten generelt. Mens noen steder på kloden har rikelige vannressurser som innsjøer og elver, må tørrere klima klare seg med begrenset nedbør. Teknologi avledet fra en bille som trives i et av de tøffeste miljøene på jorden, kan meget vel bidra til å starte neste generasjon av høsting av rent vann.
Stenocara-billen lever i den tørre afrikanske Namib-desserten, men krypet på størrelse med en krone har et evolusjonært grep som hjelper det bokstavelig talt å trekke vann ut av den løse luften. Et mønster av noder langs billens rygg gjør at skapningen kan samle opp fuktighet fra morgentåka. Dråpene da lysbilde av støtene inn i små kanaler mot billens munn. Akademikere bruker for tiden denne forskningen til å utvikle biomimetiske mønstre som er i stand til å høste vann fra luften.
Absorberer støt som en hakkespett
Hakkespetter er kjent for sin eksepsjonelle gravekapasitet. Skapningene bruker nebbet til å søke etter insekter og også til å lage kriker for seg selv. Ettersom hakkespetter bar disse hullene, opplever de en retardasjon på 1200 gravitasjonstrekk (Gs) nesten 22 ganger per sekund. For å sette det i perspektiv, ville en alvorlig bilulykke levere tilsvarende 120 Gs på en passasjer. Akkurat hvordan tåler hakkespetten disse evige støtene?
Svaret: naturlige støtdempere. Ved hjelp av video- og CT-skanninger, undersøkt ved University of California, Berkeley, oppdaget han at hakkespetter har fire strukturer designet å absorbere mekanisk støt. Fuglens halvelastiske nebb, et område med "svampete bein” materiale bak skallen, og cerebrospinalvæske jobber alle sammen for å forlenge tiden denne hjernerystelsen oppstår og derfor hemme vibrasjoner. Basert på denne mangefasetterte designen, jobber teamet med å lage en rekke applikasjoner som spenner fra mer støtbestandige flight recorders (svarte bokser) til mikrometeorittbestandige romfartøyer.
Kamuflasje av blekksprut
Blekksprut, som alle blekksprut, er i stand til å gløde (bioluminescens) i tillegg til å endre hudfarge. Denne kamufleringskapasiteten gjør at de kan gjemme seg for rovdyr mens bioluminescensen lar dem kommunisere med og/eller tiltrekke seg en kompis. Denne komplekse oppførselen er produsert av et nettverk spesialiserte hudceller og muskler.
Forskere ved University of Houston har utviklet en lignende enhet som er i stand til å oppdage omgivelsene og matche dette miljøet på bare sekunder. Denne tidlige prototypen bruker et fleksibelt, pikselert rutenett som bruker aktuatorer, lyssensorer og reflektorer. Som lyssensorene oppdage a en endring i omgivelsene, sendes et signal til den tilsvarende dioden. Dette skaper varme i området og det termokromatiske rutenettet endrer deretter farge. Denne kunstige "huden" kan ha både militære og kommersielle anvendelser på veien.
Ventilasjonssystemer inspirert av termitter
- 2. Eastgate Centre, Harare, Zimbabwe
Ofte handler biomimicry ikke bare om å etterligne en anatomisk eller evolusjonær nisje av en art. Noen ganger kan vi til og med ta signaler fra strukturene disse dyrene bygger for å skape bedre livsstøttesystemer for oss selv.
Termitter får ofte en dårlig rap på grunn av deres destruktive egenskaper. Imidlertid er termitter beryktet for å lage noen av de mest forseggjorte ventilasjonssystemene for kjøling på planeten. Selv på noen av de varmeste stedene, forblir disse termitthaugene usedvanlig kjølige inne.
Ved å bruke et intrikat nettverk av luftlommer med hensikt, skaper haugene en naturlig ventilasjonssystem ved hjelp av konveksjon. Ingeniørfirmaet Arup bygget et helt kjøpesenter i Zimbabwe basert på dette naturlige konveksjonssystemet. For øyeblikket bruker systemet 10 prosent mindre energi enn et tradisjonelt luftkondisjonert anlegg.
Redaktørenes anbefalinger
- Hold det hemmelig, hold det trygt: 8 hjem med skjulte rom og passasjer
- Her er de beste teknologigavene du kan få for $100 eller mindre
