İşte Biyomimikri ve Doğadan Esinlenen Tasarımın En İyi 7 Örneği

Bazen bir problemin en iyi çözümü her zaman en karmaşık olanı olmayabilir ve aynı şekilde en iyi cevap da her zaman yeni bir cevap olmayabilir. Biz insanlar (göreceli olarak konuşursak) ustalıkla ayaklarımızı ıslatıyor olsak da, hayvanlar aleminde öğrenilecek binlerce yıllık evrimsel deneme-yanılma süreci var.

Biyomimikri, doğada bulunan tasarım ve fikirleri taklit ederek insanlığın sorunlarına çözüm üretme yöntemidir. Her yerde kullanılıyor: binalar, araçlar ve hatta malzemeler; bu nedenle en dikkate değer örneklerden birkaçını toplamanın eğlenceli olacağını düşündük. İşte doğadan ilham alan en şaşırtıcı teknolojik uygulamalardan sekizi.

Yalıçapkını kuşlarından ilham alan hızlı trenler

Japon mühendisler, yüksek hızlı hızlı trenlerini yenilemek gibi göz korkutucu bir görevi üstlendiklerinde, tasarımları talihsiz bir engelle karşılaştı. Sorun, bu trenlerin istenen hızlara ulaşması değil, trenlerin önündeki havanın yer değiştirmesinin yarattığı muazzam miktardaki gürültüydü. Trenler tünellere girerken araçlar genellikle "tünel patlaması" olarak bilinen yüksek bir şok dalgası yaratıyordu. Şok dalgalarının gücü yapısal sorunlara bile neden oldu zarar birkaç tünele.

Tasarım ekibi, suçlunun trenin oldukça küt ön burun kapağı olduğunu belirledi. Tünel patlamasını en aza indirmek ve genel aerodinamiği arttırmak için daha akıcı bir buruna ihtiyaçları olacak. Mühendisler sonunda yalıçapkını kuşunun gagasını örnek alarak bir sonraki modeli modellediler.

Yalıçapkını kuşlarının, minimum sıçrama yaparak avlanmak için suya dalmalarına olanak tanıyan özel gagaları vardır. Bu yeni burnu kullanan yeni nesil 500 serisi trenler yüzde 10 daha hızlıydı. Yüzde 15 daha az elektrikve en önemlisi artık "patlama" yok.

Kambur balinalar örnek alınarak modellenen rüzgar türbinleri

Modern aerodinamik tasarımlarımızın birçoğu oldukça temel ilkelere dayanmaktadır. Optimum kaldırma ve minimum sürtünme elde etmek için şık kenarlar ve net çizgiler çok önemlidir. Bununla birlikte, hayvanlar aleminde olağanüstü kaldırma yeteneğine sahip birçok tür vardır. Örneğin Kambur balina, itiş gücü için engebeli, tüberküloz yüzgeçlerini kullanıyor; bu da mantığa oldukça aykırı görünüyor.

A Harvard liderliğindeki araştırma ekibi, bu nodüllerin balinaların daha dik bir eğimi seçmesine olanak sağladığını belirledi.hücum açısı.” Hücum açısı, suyun akışı ile yüzgecin yüzü arasındaki açıdır. Kambur balinalarda bu saldırı açısı yumuşak bir yüzgeçten yüzde 40'a kadar daha dik olabilir. Bu küçük çıkıntılar nedeniyle kanatçık boyunca farklı noktalarda kesitsel duraklamalar meydana gelir. Bu, tam bir duraktan kaçınmayı çok daha kolay hale getirir.

Testler yürütülen ABD Deniz Harp Akademisi tarafından model yüzgeçler kullanılarak yapılan araştırmada, bu biyomimetik yüzgeçlerin sürtünmeyi neredeyse üçte bir oranında azalttığı ve kaldırma kuvvetini toplamda yüzde sekiz oranında artırdığı belirlendi. Toronto, Kanada merkezli bir şirket olan Whale Power, bu son tüberkül teknolojisinden zaten yararlandı. Buna göre MİTWhale Power'ın biyomimetik kanatları, "geleneksel türbinlerin saatte 27 mil hızla ürettiği aynı miktarda gücü saatte 10 mil hızla üretmeye" yardımcı oluyor.

Köpekbalığı derisini taklit eden antimikrobiyal film

Köpekbalıkları denizlerin en büyük yırtıcılarından biridir. Avlanma yetenekleri, binlerce yıllık evrim boyunca ince ayarlanmıştır. Köpekbalıkları keskin koku alma duyuları ve yenilenen dişleriyle tanınırken, yeni araştırmalar aslında türün derisinin evrimsel açıdan en önemli varlık olduğuna işaret edebilir.

Köpekbalığı derisi sözde "dermal diş dişleri" ile kaplıdır. Bunları aslında esnek katmanlar olarak düşünün. küçük dişler. Hareket halindeyken bu dermal diş dişleri aslında düşük basınçlı bir bölge oluşturur. Bu öncü girdap aslında köpekbalığını ileri doğru "çeker" ve aynı zamanda sürüklenmenin azaltılmasına da yardımcı olur. Böyle bir tasarımın pek çok uygulama alanı olduğunu söylemeye gerek yok.

Speedo, 2008 Olimpiyatları için biyomimetik köpekbalığı derisini bir mayo serisine dahil etmişti. Göre Smithsonian2008 Olimpiyatları'ndaki madalyaların yüzde 98'i bu köpekbalığı derisi mayoyu giyen yüzücüler tarafından kazanıldı. O zamandan beri bu teknoloji Olimpiyat müsabakalarında yasaklandı.

Benzer şekilde, pek çok su türünün vücutlarında diğer deniz canlılarını (midyeler gibi) barındırdığı bilinse de köpek balıkları deyim yerindeyse nispeten “temiz” kalıyor. Bu mikroskobik dermal diş dişleri aynı zamanda köpekbalıklarının mikro organizmaları savuşturmasına da yardımcı olur. ABD Donanması o zamandan beri şu şekilde bilinen bir malzeme geliştirdi: Köpekbalığı, gemilerde deniz büyümesinin engellenmesine yardımcı olmak için bu deri desenine dayanmaktadır. Aynı fikre dayanarak birçok hastane biyomimetik köpekbalığı derisi de kullanıyor film çapraz kontaminasyonla mücadele etmek için.

Sharkskin şu an çok ateşli.

Stenokara böceği gibi su hasadı

Bu noktada bu aslında bir sır değil: suya erişim, genel olarak bu gezegendeki sürdürülebilir uygarlık ve yaşam için çok önemli. Dünyanın bazı yerlerinde göller ve nehirler gibi bol su kaynakları bulunurken, daha kurak iklimlerin sınırlı yağışla yetinmesi gerekiyor. Dünya üzerindeki en zorlu ortamlardan birinde gelişen bir böcekten elde edilen teknoloji, yeni nesil temiz su hasadının başlatılmasına pekala yardımcı olabilir.

Stenocara böceği, Afrika'nın kurak Namib tatlısında yaşıyor, ancak kuruş büyüklüğündeki bu yaratığın, kelimenin tam anlamıyla ince havadan su çekmesine yardımcı olacak evrimsel bir hilesi var. Böceğin sırtındaki düğüm deseni, yaratığın sabah sisinden nem toplamasını sağlıyor. Daha sonra damlacıklar slayt tümseklerden böceğin ağzına doğru küçük kanallara doğru ilerleyin. Akademisyenler şu anda bu araştırmayı havadan su toplayabilen biyomimetik modeller geliştirmek için kullanıyor.

Ağaçkakan gibi şoku absorbe etmek

Ağaçkakanlar olağanüstü kazma kapasiteleriyle tanınırlar. Yaratıklar gagalarını böcek aramak ve kendilerine kuytu köşeler oluşturmak için kullanırlar. Ağaçkakanlar bu delikleri açarken saniyede yaklaşık 22 kez 1200'lük yer çekimi kuvveti (Gs) kadar bir yavaşlama yaşarlar. Bunu perspektife koymak gerekirse, şiddetli bir araba kazası buna eşdeğer bir durum yaratacaktır. 120 Bir yolcuya Gs. Ağaçkakan bu sürekli sarsıntılara nasıl dayanıyor?

Cevap: doğal amortisörler. Berkeley'deki Kaliforniya Üniversitesi'nde video ve CT taramaları kullanılarak yapılan araştırmada ağaçkakanların dört yapıya sahip olduğu keşfedildi. tasarlanmış Mekanik şoku absorbe etmek için. Kuşun yarı elastik gagası, "süngerimsi kemikKafatasının arkasındaki malzeme ve beyin omurilik sıvısı birlikte çalışarak beyin sarsıntısının meydana gelme süresini uzatır ve dolayısıyla titreşimi engeller. Bu çok yönlü tasarıma dayanarak ekip, darbeye daha dayanıklı uçuş kayıt cihazlarından (kara kutular) mikrometeoritlere dayanıklı uzay araçlarına kadar bir dizi uygulama oluşturmak için çalışıyor.

Kafadanbacaklı kamuflajı

Kalamarlar, tüm kafadanbacaklılar gibi, cilt rengini değiştirmenin yanı sıra parlama (biyolüminesans) yeteneğine de sahiptir. Bu kamuflaj kapasitesi yırtıcılardan saklanmalarını sağlarken, biyolüminesans da eşleriyle iletişim kurmalarına ve/veya eşlerini çekmelerine olanak tanıyor. Bu karmaşık davranış, ağda uzmanlaşmış cilt hücreleri ve kaslar tarafından üretilir.

Houston Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, çevresini algılayabilen ve bu ortamı yalnızca saniyeler içinde eşleştirebilen benzer bir cihaz geliştirdiler. Bu ilk prototip, aktüatörler, ışık sensörleri ve reflektörler kullanan esnek, pikselli bir ızgara kullanıyor. Işık sensörleri olarak tespit etmek Çevrede bir değişiklik olduğunda ilgili diyota bir sinyal gönderilir. Bu, bölgede ısı yaratır ve termokromatik ızgara daha sonra renk değiştirir. Bu yapay “derinin” ileride hem askeri hem de ticari uygulamaları olabilir.

Termitlerden ilham alan havalandırma sistemleri

Çoğu zaman biyomimikri yalnızca bir türün anatomik veya evrimsel alanını taklit etmekle ilgili değildir. Hatta bazen bu hayvanların kendimiz için daha iyi yaşam destek sistemleri oluşturmak amacıyla inşa ettiği yapılardan ipuçları bile alabiliriz.

Termitler, yıkıcı özelliklerinden dolayı sıklıkla kötü bir üne sahiptir. Ancak termitler, gezegendeki soğutmaya yönelik en karmaşık havalandırma sistemlerinden bazılarını yaratmalarıyla ünlüdür. En sıcak yerlerin bazılarında bile bu termit tepeciklerinin içi olağanüstü derecede serin kalır.

Kasıtlı olarak hava ceplerinden oluşan karmaşık bir ağ kullanan tümsekler, doğal konveksiyon kullanarak havalandırma sistemi. Mühendislik firması Arup Zimbabwe'de bu doğal konveksiyon sistemini temel alan bir alışveriş merkezinin tamamını inşa etti. Şu anda sistem 10 kullanıyor yüzde Geleneksel klimalı bir tesisten daha az enerji.

Editörlerin Önerileri

• Gizli tutun, güvende tutun: Gizli odaları ve geçitleri olan 8 ev
• İşte 100 Dolar veya daha düşük bir fiyata alabileceğiniz en iyi teknoloji hediyeleri