Инженеры и ученые обращаются к природе, чтобы решить некоторые из самых больших мировых проблем. Они многому уже научились у природы и продолжают это делать.
Понимание биомимикрии
Что такое биомимикрия, спросите вы? Биомимикрия – это подход к инновациям, который ищет устойчивые решения человеческих проблем, эмулируя проверенные временем модели и стратегии природы. Короче говоря, биомимикрия – это процесс применения явлений существующих в природе для созданиях различных технологий. Этот подход также называют бионикой.
Как заявляют в Институте биомимикрии: “Основная идея заключается в том, что природа уже решила многие из проблем, с которыми мы сталкиваемся. Животные, растения и микробы являются непревзойденными инженерами. После миллиардов лет исследований и разработок неудачи становятся ископаемыми, а то, что нас окружает, это секрет выживания “.
А теперь 9 примеров создания технологий вдохновленных природой.
Зимородок и поезд Синкансэн
Первый в списке Зимородок и история поезда Синкансэн. Как вы, наверное, хорошо знаете, Япония производит одни из самых эффективных и скоростных поездов в мире, скорость которых превышает 300 км/ч.
Тем не менее, при движении на этих скоростях после выхода из туннеля поезда будут производить громкие звуки, огромный источник шумового загрязнения, от которого страдают местные жители Японии. Итак, что сделали инженеры?
Инженеры обратились к форме птиц зимородок. Благодаря вытянутому клюву птицы зимородка могут перемещаться между воздухом и водой с минимальным количеством звуков, охотясь на добычу.
Инженеры перепроектировали поезд в образ птицы, придавая поезду длинную клювоподобную форму в передней части. Благодаря такому простому обновлению инженеры смогли снизить до минимума уровень шума от поезда.
Гекконы и Супер-Скалолазание
Пальцы лап геккона делают его отличным скалолазом. Лапки геккона покрыты множеством микроскопических волосков, сцепляющихся с опорной поверхностью посредством ван-дер-ваальсовых сил, что помогает ящерице перемещаться по потолку, стеклу и другим поверхностям. Геккон массой в 50 грамм способен удерживать на лапках груз весом до 2 кг. Вдохновившись этим, исследователи из Стэнфорда разработали роботов, способных передвигать объекты массой в несколько тысяч раз тяжелее их собственной. Также ученые используют это, чтобы создавать множество материалов для скалолазания.
Киты и ветряные турбины
Киты – одни из самых больших существ в природе, но они аэродинамичны, являясь одними из лучших пловцов, дайверов и прыгунов в океане. Что этому способствует? Как и у самолета, плавники кита – это его крылья, уникальные из-за выпуклых выступов на плавниках, называемых бугорками.
Эффективность плавания кита вдохновила инженеров ветровых турбин с зазубренными кромками. Эти турбины намного тише и эффективнее, чем гладкие лопасти.
Пауки и защитное стекло
Вы, наверное, уже хорошо знаете, что шелк паука является одним из самых сильных биологических веществ в мире. Тем не менее, есть кое-что еще более особенное в пряди шелка паука.
Каждый год 100 миллионов птиц умирают после столкновения со стеклянными окнами, дверями и т. д. Почему? Для птиц практически невозможно определить прозрачную поверхность стекла.
Обращаясь к природе, инженеры черпали вдохновение в ультрафиолетовых отражающих нитях паутины и создавали безопасное для птиц стекло. В природе птицы могут видеть, идентифицировать эти отражающие нити и избегать их.
Колючки и липучки
Увидев, как надоедливые колючки прилипают к волосам его собаки, Джордж Де Местрал понял, что это повлияет на мир. Местрал проводил время, анализируя колючки, изучая их под микроскопом и замечая маленькие крошечные крючки в их конце.
Сами колючки держаться практически везде, включая ткань. Стремясь воспроизвести «ловкость» колючек, Местрал в итоге создал липучку, систему крепления, которая используется сегодня для длинного списка ежедневных применений.
Лотос и масло репелленты
Красивый цветок лотоса имеет несколько впечатляющих трюков в рукаве. Эффект лотоса, известный как супергидрофобность, является интересным природным явлением.
Вода не способна смачивать поверхность цветка из-за наноструктур растения, микровыступы, покрытые восковыми гидрофобными материалами, отталкивают воду.
Инженеры скопировали этот процесс, чтобы создать водоотталкивающий, жироотталкивающий и маслоотталкивающий герметик, который можно распылять на множество инструментов, транспортных средств и продуктов, чтобы вызвать их собственную супергидрофобность.
Намибийская коллекция “Жуки и вода”
Onymacris unguicularis — вид жуков из рода Onymacris, известен своей способностью получать влагу из тумана, который конденсируется на их теле. Ученые и инженеры MIT заметили это и создали нечто особенное.
Используя структуру жука, как источник вдохновения, специалисты MIT создали структуру, которая может быть использована для создания охлаждающих устройств.
Акулы и водные транспортные средства
После того, как NASA проверило микроскопический рисунок кожи акулы, они создали свою собственную лабораторную кожу акулы, чтобы использовать ее на множестве продуктов. Почему? Акулы – одни из самых эффективных пловцов в природе.
Маленькие углубления или зубчики в акульей шкуре значительно уменьшают сопротивление при их прикреплении к поверхности. Эта пленка из акульей кожи используется на множестве повседневных предметов, таких как покрытия для корпусов кораблей, подводных лодок, самолетов и даже купальных костюмов для людей.
Бабочки и солнечная энергия
Крылья бабочки – это изящные “изобретения” природы, но они также могут обладать впечатляющими солнечными свойствами. У замысловатых и тонких крыльев бабочки есть крошечные клетки, которые могут собирать свет под любым углом. Об этом сообщается в исследовании, опубликованном в Nature Communications.
Черные крылья бабочки вдохновили на изобретение нового типа солнечных батарей, которые в два раза эффективнее собирают свет, благодаря своей форме.
