Aqui estão 7 dos melhores exemplos de biomimética e design inspirado na natureza

Às vezes, a melhor solução para um problema nem sempre é a mais complexa e, da mesma forma, a melhor resposta nem sempre é nova. Embora nós, humanos, possamos estar apenas começando a molhar os pés (relativamente falando) com a engenhosidade, o reino animal tem milênios de tentativa e erro evolutivo para aprender.

A biomimética, como é chamada, é um método para criar soluções para desafios humanos, emulando designs e ideias encontrados na natureza. É usado em todos os lugares: edifícios, veículos e até materiais — então achamos que seria divertido reunir alguns dos exemplos mais notáveis. Aqui estão oito das aplicações tecnológicas mais surpreendentes inspiradas na natureza.

Trens-bala inspirados nos pássaros Kingfisher

Quando os engenheiros japoneses assumiram a difícil tarefa de atualizar seus trens-bala de alta velocidade, seu projeto encontrou um obstáculo infeliz. O problema não foi fazer com que esses trens atingissem as velocidades desejadas, mas sim a enorme quantidade de ruído criada pelo deslocamento do ar à frente dos trens. À medida que os trens entravam nos túneis, os veículos muitas vezes criavam uma forte onda de choque conhecida como “boom do túnel”. A força das ondas de choque causou até danos estruturais dano para vários túneis.

A equipe de design determinou que o culpado era a tampa frontal bastante romba do trem. Para minimizar o boom do túnel e aumentar a aerodinâmica geral, eles precisariam de um nariz mais aerodinâmico. Os engenheiros eventualmente modelaram o próximo modelo com base no bico do pássaro Kingfisher.

Os pássaros martins-pescadores têm bicos especializados que lhes permitem mergulhar na água para caçar enquanto fazem barulho mínimo. Utilizando esse novo nariz, os trens da próxima geração da série 500 foram 10% mais rápidos, consumiram 15% menos eletricidade, e, o mais importante, chega de “boom”.

Turbinas eólicas modeladas a partir de baleias jubarte

Muitos dos nossos designs aerodinâmicos modernos baseiam-se em princípios bastante básicos. Para obter sustentação ideal e arrasto mínimo, bordas elegantes e linhas limpas são essenciais. No entanto, em todo o reino animal existem muitas espécies capazes de uma sustentação excepcional. A baleia jubarte, por exemplo, usa nadadeiras salientes e tubérculos para propulsão – o que parece um tanto contra-intuitivo.

A Harvard A equipe de pesquisa liderada determinou que esses nódulos permitem que as baleias escolham um “ângulo de ataque.” O ângulo de ataque é o ângulo entre o fluxo da água e a face da nadadeira. Com as baleias jubarte, esse ângulo de ataque pode ser até 40% mais íngreme do que uma nadadeira suave. Devido a essas pequenas cristas, estol seccional ocorre em diferentes pontos ao longo da nadadeira. Isso torna muito mais fácil evitar um estol total.

Testes conduzido pela Academia Naval dos EUA, usando nadadeiras modelo, determinou que essas nadadeiras biomiméticas reduziram o arrasto em quase um terço e melhoraram a sustentação em 8% no geral. A Whale Power, uma empresa com sede em Toronto, Canadá, já capitalizou esta mais recente tecnologia de tuberculose. De acordo com MIT, as pás biomiméticas da Whale Power ajudam a gerar “a mesma quantidade de energia a 16 quilômetros por hora que as turbinas convencionais geram a 27 quilômetros por hora”.

Filme antimicrobiano imitando pele de tubarão

Os tubarões são um dos principais predadores dos mares. Suas proezas de caça foram aprimoradas ao longo de milênios de evolução. Embora os tubarões sejam bem conhecidos pelo seu olfato aguçado e dentes regeneradores, novas pesquisas podem, na verdade, apontar a pele da espécie como o seu nicho mais evolutivo.

A pele de tubarão é coberta pelos chamados “dentículos dérmicos”. Pense nelas como camadas essencialmente flexíveis de dentes pequenos. Quando em movimento, esses dentículos dérmicos criam, na verdade, uma zona de baixa pressão. Este vórtice de ponta essencialmente “puxa” o tubarão para frente e também ajuda a reduzir o arrasto. Escusado será dizer que existem muitas aplicações para tal design.

A Speedo incorporou notoriamente pele de tubarão biomimética em uma linha de trajes de banho para as Olimpíadas de 2008. De acordo com Smithsoniano, 98 por cento das medalhas nas Olimpíadas de 2008 foram conquistadas por nadadores que usavam trajes de banho de pele de tubarão. Desde então, a tecnologia foi proibida nas competições olímpicas.

Da mesma forma, embora se saiba que muitas espécies aquáticas hospedam outras espécies marinhas nos seus corpos (como cracas), os tubarões permanecem relativamente “limpos”, por assim dizer. Esses dentículos dérmicos microscópicos também ajudam os tubarões a afastar microorganismos. Desde então, a Marinha dos EUA desenvolveu um material, conhecido como Tubarão, com base neste padrão de pele para ajudar a inibir o crescimento marinho em navios. Com base nesta mesma ideia, muitos hospitais também estão usando uma pele de tubarão biomimética filme para combater a contaminação cruzada.

Pele de tubarão, tão quente agora.

Coletando água como o besouro Stenocara

Não é segredo neste momento: o acesso à água é fundamental para qualquer civilização sustentável e para a vida neste planeta em geral. Embora alguns locais do globo tenham recursos hídricos abundantes, como lagos e rios, os climas mais áridos têm de se contentar com precipitações limitadas. A tecnologia derivada de um besouro que prospera num dos ambientes mais adversos da Terra pode muito bem ajudar a iniciar a próxima geração de recolha de água limpa.

O besouro Stenocara vive na árida sobremesa africana do Namibe, mas a criatura do tamanho de uma moeda de dez centavos tem um truque evolutivo para ajudá-lo a literalmente extrair água do ar. Um padrão de nós ao longo das costas do besouro permite que a criatura colete a umidade da neblina matinal. As gotículas então deslizar das saliências em pequenos canais em direção à boca do besouro. Os acadêmicos estão atualmente usando esta pesquisa para desenvolver padrões biomiméticos capazes de coletar água do ar.

Absorvendo choque como um pica-pau

Os pica-paus são conhecidos pela sua excepcional capacidade de escavação. As criaturas usam seus bicos para procurar insetos e também para criar recantos para si mesmas. À medida que os pica-paus fazem esses buracos, eles experimentam uma desaceleração de 1.200 puxões gravitacionais (Gs), quase 22 vezes por segundo. Para colocar isso em perspectiva, um grave acidente de carro causaria o equivalente a 120 Gs em um passageiro. Como o pica-pau resiste a esses solavancos perpétuos?

A resposta: amortecedores naturais. Usando imagens de vídeo e tomografia computadorizada, pesquisadas na Universidade da Califórnia, em Berkeley, descobriram que os pica-paus têm quatro estruturas projetado para absorver choques mecânicos. O bico semi-elástico da ave, uma área de “osso esponjosoO material atrás do crânio e o líquido cefalorraquidiano trabalham em uníssono para estender o tempo durante o qual essa concussão ocorre e, portanto, inibir a vibração. Com base neste design multifacetado, a equipe está trabalhando para criar uma série de aplicações que vão desde gravadores de voo mais resistentes a choques (caixas pretas) até naves espaciais resistentes a micrometeoritos.

Camuflagem cefalópode

As lulas, como todos os cefalópodes, são capazes de brilhar (bioluminescência) e também de mudar a cor da pele. Esta capacidade de camuflagem permite-lhes esconder-se dos predadores enquanto a bioluminescência permite-lhes comunicar e/ou atrair um parceiro. Esse comportamento complexo é produzido por uma rede especializada de células da pele e músculos.

Pesquisadores da Universidade de Houston desenvolveram um dispositivo semelhante, capaz de detectar o ambiente ao seu redor e combiná-lo em poucos segundos. Este protótipo inicial usa uma grade flexível e pixelada utilizando atuadores, sensores de luz e refletores. Como os sensores de luz detectar a uma mudança na vizinhança, um sinal é enviado ao diodo correspondente. Isso cria calor na área e a grade termocromática muda de cor. Esta “pele” artificial poderá ter aplicações militares e comerciais no futuro.

Sistemas de ventilação inspirados em cupins

Muitas vezes, a biomimética não consiste simplesmente em imitar um nicho anatômico ou evolutivo de uma espécie. Às vezes, podemos até seguir dicas das estruturas que esses animais constroem para criar melhores sistemas de suporte à vida para nós mesmos.

Os cupins costumam ter uma má reputação por causa de suas propriedades destrutivas. No entanto, os cupins são famosos por criarem alguns dos sistemas de ventilação para resfriamento mais elaborados do planeta. Mesmo em alguns dos lugares mais quentes, esses cupinzeiros permanecem excepcionalmente frescos por dentro.

Usando uma intrincada rede de bolsas de ar intencionalmente, os montes criam uma natural sistema de ventilação por convecção. A empresa de engenharia Arup construiu um centro comercial completo no Zimbabué baseado neste sistema de convecção natural. Atualmente o sistema utiliza 10 por cento menos energia do que uma instalação tradicional com ar condicionado.

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