Iată 7 dintre cele mai bune exemple de biomimetism și design inspirat de natură

Uneori, cea mai bună soluție la o problemă nu este întotdeauna cea mai complexă și, în mod similar, cel mai bun răspuns nu este întotdeauna unul nou. În timp ce noi, oamenii, s-ar putea să ne udăm picioarele (relativ vorbind) cu ingeniozitate, regnul animal are milenii de încercări și erori evolutive din care să învețe.

Biomimetismul, așa cum se numește, este o metodă de a crea soluții la provocările umane prin emularea proiectelor și ideilor găsite în natură. Este folosit peste tot: clădiri, vehicule și chiar materiale - așa că ne-am gândit că ar fi distractiv să adunăm câteva dintre cele mai remarcabile exemple. Iată opt dintre cele mai uluitoare aplicații tehnologice inspirate din natură.

Trenuri glonț inspirate de păsările Kingfisher

Când inginerii japonezi și-au asumat sarcina descurajantă de a-și moderniza trenurile glonț de mare viteză, designul lor a lovit o problemă nefericită. Problema nu a fost aducerea acestor trenuri la viteza dorită, ci mai degrabă cantitatea masivă de zgomot creată de deplasarea aerului în fața trenurilor. Pe măsură ce trenurile intrau în tuneluri, vehiculele creau adesea o undă de șoc puternică, cunoscută sub numele de „boom tunel”. Puterea undelor de șoc a cauzat chiar structural deteriora la mai multe tuneluri.

Echipa de proiectare a stabilit că de vină sunt trenurile, destul de tocite, capacul frontal al nasului. Pentru a minimiza brațul tunelului și pentru a crește aerodinamica generală, ar avea nevoie de un nas mai raționalizat. În cele din urmă, inginerii au modelat următorul model după ciocul păsării Kingfisher.

Păsările Kingfisher au ciocuri specializate care le permit să se scufunde în apă pentru a vâna în timp ce fac o stropire minimă. Folosind acest nou nas, următoarea generație de trenuri din seria 500 au fost cu 10% mai rapide, consumate. Cu 15% mai puțină energie electricăși, cel mai important, nu mai există „boom”.

Turbine eoliene modelate după balene cu cocoașă

Multe dintre modelele noastre aerodinamice moderne se bazează pe principii destul de de bază. Pentru a obține o ridicare optimă și o rezistență minimă, marginile elegante și liniile curate sunt esențiale. Cu toate acestea, în tot regnul animal, multe specii, capabile de o ridicare excepțională. Balena cu cocoașă, de exemplu, folosește aripioare tuberculoase pentru propulsie – ceea ce pare destul de contraintuitiv.

A Harvard Echipa de cercetare condusă a stabilit că acești noduli le permit balenelor să aleagă o zonă mai abruptă.Unghiul de atac.” Unghiul de atac este unghiul dintre curgerea apei și fața flipperului. Cu balenele cu cocoașă, acest unghi de atac poate fi cu până la 40 la sută mai abrupt decât o flipper netedă. Datorită acestor mici creste, blocaje secționale apar în diferite puncte de-a lungul aripioarei. Acest lucru face ca o tarabă plină să fie mult mai ușor de evitat.

Teste condus de către Academia Navală din SUA, folosind modele de flippers, a determinat că aceste aripioare biomimetice au redus rezistența cu aproape o treime și au îmbunătățit portanța cu opt procente în general. Whale Power, o companie cu sediul în Toronto, Canada a valorificat deja această ultimă tehnologie a tuberculozei. Conform MIT, Lamele biomimetice ale Whale Power ajută la generarea „aceeași cantitate de putere la 10 mile pe oră pe care o generează turbinele convenționale la 17 mile pe oră”.

Film antimicrobian care imită pielea de rechin

Rechinii sunt unul dintre prădătorii de vârf ai mărilor. Abilitatea lor de vânătoare a fost perfecţionată de-a lungul mileniilor de evoluţie. În timp ce rechinii sunt bine cunoscuți pentru simțul lor acut al mirosului și pentru regenerarea dinților, noile cercetări pot indica de fapt pielea speciei drept cel mai evolutiv activ al său de nișă.

Pielea de rechin este acoperită cu așa-numitele „denticuli dermici”. Gândiți-vă la acestea ca fiind straturi flexibile dinți mici. Când sunt în mișcare, acești denticuli dermici creează de fapt o zonă de joasă presiune. Acest vârtej de vârf „trage” rechinul înainte și, de asemenea, ajută la reducerea rezistenței. Inutil să spun că există o mulțime de aplicații pentru un astfel de design.

Speedo a încorporat în mod notoriu piele de rechin biomimetică într-o linie de costume de baie pentru Jocurile Olimpice din 2008. In conformitate cu Smithsonianul, 98 la sută din medaliile de la Jocurile Olimpice din 2008 au fost câștigate de înotători care purtau acest costum de baie din piele de rechin. De atunci, tehnologia a fost interzisă în competițiile olimpice.

În mod similar, în timp ce multe specii acvatice sunt cunoscute că găzduiesc alte specii marine pe corpurile lor (cum ar fi lipa), rechinii rămân relativ „curați”, ca să spunem așa. Acești denticuli dermici microscopici ajută, de asemenea, rechinii să evite microorganismele. Marina SUA a dezvoltat de atunci un material, cunoscut sub numele de Rechinul, bazat pe acest model de piele pentru a ajuta la inhibarea creșterii marine pe nave. Pe baza aceleiași idei, multe spitale folosesc și o piele de rechin biomimetică film pentru combaterea contaminării încrucișate.

Piele de rechin, atât de fierbinte acum.

Recoltarea apei ca gândacul Stenocara

Nu este cu adevărat un secret în acest moment: accesul la apă este esențial pentru orice civilizație durabilă și pentru viața de pe această planetă în general. În timp ce unele locații de pe glob au resurse de apă bogate, cum ar fi lacurile și râurile, climatele mai aride trebuie să se descurce cu precipitații limitate. Tehnologia derivată dintr-un gândac care prosperă într-unul dintre cele mai dure medii de pe Pământ poate ajuta foarte bine la începerea următoarei generații de recoltare a apei curate.

Gândacul Stenocara trăiește în desertul arid din Africa Namib, dar creatura de mărimea unui ban are un hack evolutiv pentru a o ajuta să scoată literalmente apa din aerul subțire. Un model de noduri de-a lungul spatelui gândacului permite creaturii să colecteze umiditatea din ceața dimineții. Picăturile atunci diapozitiv de pe umflături în canale mici către gura gândacului. Academicienii folosesc în prezent această cercetare pentru a dezvolta modele biomimetice capabile să colecteze apă din aer.

Absorbție de șoc ca o ciocănitoare

Ciocănitorii sunt cunoscuți pentru capacitatea lor excepțională de excavare. Creaturile își folosesc ciocul pentru a căuta insecte și, de asemenea, pentru a-și crea colțuri. Pe măsură ce ciocănitorii au făcut aceste găuri, ei experimentează o decelerare de 1200 de tracțiuni gravitaționale (Gs) de aproape 22 de ori pe secundă. Pentru a pune asta în perspectivă, un accident de mașină grav ar produce echivalentul 120 Gs pe un pasager. Cum rezistă ciocănitoarea acestor șocuri perpetue?

Răspunsul: amortizoare naturale. Folosind scanări video și CT, cercetate la Universitatea din California, Berkeley, au descoperit că ciocănitorii au patru structuri proiectat pentru a absorbi șocurile mecanice. Ciocul semi-elastic al păsării, o zonă de „OS spongiosMaterialul din spatele craniului și lichidul cefalorahidian lucrează la unison pentru a prelungi timpul în care are loc această comoție și, prin urmare, inhibă vibrația. Pe baza acestui design cu mai multe fațete, echipa lucrează pentru a crea o serie de aplicații, de la înregistratoare de zbor mai rezistente la șocuri (cutii negre) până la nave spațiale rezistente la micrometeoriți.

Camuflajul cefalopodelor

Calamarii, ca toate cefalopodele, sunt capabili să strălucească (bioluminiscență), precum și să își schimbe culoarea pielii. Această capacitate de camuflare le permite să se ascundă de prădători, în timp ce bioluminiscența le permite să comunice și/sau să atragă un partener. Acest comportament complex este produs de o rețea specializată de celule ale pielii și mușchi.

Cercetătorii de la Universitatea din Houston au dezvoltat un dispozitiv similar capabil să detecteze împrejurimile sale și să potrivească acest mediu în doar câteva secunde. Acest prototip timpuriu folosește o grilă flexibilă, pixelată, care utilizează actuatoare, senzori de lumină și reflectoare. Ca și senzorii de lumină detecta la o schimbare în împrejurimi, un semnal este trimis către dioda corespunzătoare. Acest lucru creează căldură în zonă și grila termocromatică își schimbă apoi culoarea. Această „piele” artificială ar putea avea aplicații atât militare, cât și comerciale pe drum.

Sisteme de ventilație inspirate de termite

Adesea, biomimetismul nu înseamnă doar mimarea unei nișe anatomice sau evolutive a unei specii. Uneori, putem chiar să luăm indicii de la structurile pe care aceste animale le construiesc pentru a crea sisteme de susținere a vieții mai bune pentru noi înșine.

Termitele au adesea o reputație proastă din cauza proprietăților lor distructive. Cu toate acestea, termitele sunt renumite pentru crearea unora dintre cele mai elaborate sisteme de ventilație pentru răcire de pe planetă. Chiar și în unele dintre cele mai fierbinți locuri, aceste movile de termite rămân excepțional de răcoroase în interior.

Folosind o rețea complicată de buzunare de aer în mod intenționat, movilele creează o natural sistem de ventilație prin convecție. Firma de inginerie Arup a construit un întreg centru comercial în Zimbabwe pe baza acestui sistem natural de convecție. În prezent, sistemul folosește 10 la sută mai puțină energie decât o instalație tradițională cu aer condiționat.

Recomandările editorilor

• Păstrează-l secret, păstrează-l în siguranță: 8 case cu camere și pasaje ascunse
• Iată cele mai bune cadouri tehnologice pe care le puteți prinde cu 100 USD sau mai puțin