Milijoni let evolucije so oblikovali svet okoli nas in ustvarili veliko neverjetnih stvari. Biomimikrija je, ko opazujemo lastnost v naravi in jo kopiramo ali njene dele za človeško tehnologijo in oblikovanje. Obstajajo številni odlični primeri biomimikrije v akciji.
Biomimikrija zadeva številna področja človeške dejavnosti. Od medicine do raziskav, industrije, gospodarstva, arhitekture, urbanizma, kmetijstva in managementa. Ta seznam ni izčrpen, ker je biomimikrija predvsem vprašanje, kako pristopimo k tem strokovnim področjem. Zato se lahko uporablja bolj ali manj neposredno za vse sektorje.
Koncept biomimikrije temelji na ključni zamisli: narava vedno deluje po načelih gospodarnosti in učinkovitosti, pri tem pa ne ustvarja odpadkov. Se spomnite Lavoirovih besed: "nič ni izgubljeno, nič ni ustvarjeno, vse se spremeni"? To je ideja. Ne glede na področje uporabe je biomimetična filozofija del globalne strategije odgovornega in trajnostni razvoj katerega namen je uravnotežiti način uporabe virov planeta.
Kazalo
Kaj je biomimikrija?
Cilj biomimikrije (kot že ime pove, je posnemanje živih bitij) jemati navdih pri naravni selekciji in rešitvah, ki jih je sprejela narava, ter prenesti načela v človeški inženiring. Je metoda za ustvarjanje rešitev za človeške izzive s posnemanjem načrtov in idej, ki jih najdemo v naravi. Uporablja se povsod: v zgradbah, vozilih in celo materialih.
Biomimikrija kot pristop je lepo popotovanje v tisto, kar se lahko naučimo od narave, s tem pa krepimo svoj odnos in povezanost z naravnim svetom. To je ključni element za ustvarjanje bolj trajnostnega, bolj zdravega in pravičnega sveta za vse ljudi in vse vrste. Zato smo mislili, da bi bilo zabavno zaokrožiti nekaj najbolj omembe vrednih primerov.
10 Čudoviti primeri biomimikrije za otroke in učenjake
Kot rečeno, biomimikrija išče navdih v naravi in naravnih sistemih, pri čemer uporablja strategije, ki jih navdihuje narava, za izboljšanje dizajna. Skozi prilagajanje in evolucijo lik preživi milijone let v iskanju poti iz težav, na koncu pa z osupljivimi inovacijami. Neučinkovitost ne traja sama in človeški inženirji in oblikovalci tam pogosto iščejo rešitve za sodobne težave.
Tukaj je nekaj super kul primerov biomimikrije v znanosti, tehniki in inovacijah, na katere je vplivalo oblikovanje, ki ga je navdihnila narava za otroke in učenjake.
- Oponašanje kože morskega psa za kopalke
- Vlaki naboji po navdihu ptic vodomca (kot tisti v Disneyju)
- Vetrne turbine po vzoru kitov grbavcev
- Hrošči in samopolnilne bidone
- Vpojna šok kot žolna
- Kamuflaža glavonožcev
- Prezračevalni sistemi, ki so jih navdihnili termiti
- Ptičje šobe
- Burr in Velcro
- Metuljeva krila in sončna energija
1. Kopalke, ki posnemajo kožo morskega psa
Morski psi so eni največjih morskih plenilcev. Medtem ko so morski psi dobro znani po svojem izostrenem vohu in zobeh, ki se hitro obnavljajo, nove raziskave morda kažejo, da je koža te vrste njena najbolj evolucijska nišna prednost.
Koža morskega psa je prekrita z nešteto prekrivajočimi se luskami, znanimi kot »dermalni zobci«. Ko so v gibanju, ti dermalni zobci ustvarijo območje nizkega tlaka. Ta vrtinec na sprednjem robu v bistvu "potegne" morskega psa naprej in pomaga zmanjšati upor. Ni treba posebej poudarjati, da obstaja veliko aplikacij za takšno zasnovo.
Znanstveniki so ponovili dermalni zobci v kopalkah (ki so zdaj na velikih tekmovanjih prepovedane) in spodnjici čolnov. Kopalke z motivom morskega psa so med poletnimi olimpijskimi igrami leta 2008 prejele veliko medijske pozornosti, ko je bil v središču pozornosti Michael Phelps.
Speedo je zloglasno vključil biomimetično kožo morskega psa v linijo kopalk za olimpijske igre 2008. Po podatkih Smithsonian so 98 odstotkov medalj na olimpijskih igrah leta 2008 osvojili plavalci, ki so nosili kopalke iz kože morskega psa. Od takrat je tehnologija na olimpijskih tekmovanjih prepovedana.
Podobno, medtem ko mnogi vodno Znano je, da vrste na svojih telesih gostijo druge morske vrste (kot so morski raki), morski psi ostajajo relativno »čisti«, tako rekoč. Ti mikroskopski dermalni zobci prav tako pomagajo morskim psom braniti mikroorganizme, kot so alge in morski raki. Mornarica Združenih držav je od takrat razvila material, znan kot Sharklet, ki temelji na tem vzorcu kože, da pomaga zavirati rast morja na ladjah.
2. Bullet Trains po navdihu ptic vodomca (kot tisti v Disneyju)
Ptice vodomca imajo posebne kljune, ki jim omogočajo, da se potopijo v vodo in lovijo, medtem ko povzročajo minimalen pljusk. Z uporabo tega novega nosu so bili vlaki naslednje generacije serije 500 10 odstotkov hitrejši, porabili so 15 odstotkov manj električne energije in, kar je najpomembneje, niso imeli več "buma".
Ko so se japonski inženirji lotili zastrašujoče naloge nadgradnje svojih hitrih hitrih vlakov, je njihova zasnova naletela na eno nesrečno oviro. Težava ni bila v tem, da bi ti vlaki dosegli želeno hitrost, temveč v ogromni količini hrupa, ki ga povzroča premik zraka pred vlaki. Ko so vlaki vstopali v predore, so vozila pogosto povzročila glasen udarni val, znan kot "tunelski udarec".
Moč udarnih valov je celo povzročila strukturne poškodbe več predorov. Da bi zmanjšali ta sunek, so japonski inženirji posnemali ptičji kljun vodomca, ki povzroči minimalen pljusk, ko vstopi v vode. Z ustvarjanjem te nove oblike nosu so bili vlaki 10 odstotkov hitrejši, porabili so 15 odstotkov manj električne energije in, kar je najpomembneje, ni bilo več "buma".
Ta vrsta inovativnega procesa se imenuje umetna fotosinteza, kjer bionični listi ustvarjajo vodikovo gorivo iz sončne svetlobe. To upa, da bo potencialni svetovni energetski preboj z razdelitvijo vode z uporabo električne energije iz sonca.
Pri tej vrsti ni emisij obnovljivih virov goriva
3. Vetrne turbine po vzoru kitov grbavcev
Kit grbavec, na primer, za pogon uporablja neravne, grbaste plavuti, kar se zdi precej kontraintuitivno. Ti kiti so vplivali na nove modele vetrnih turbin.
Kiti, znani kot največje ribe na svetu, že dolgo plavajo po oceanu, evolucija pa jih je oblikovala v super učinkovito obliko življenja. Lahko se potopijo več sto metrov pod gladino in tam ostanejo več ur. Svojo ogromno velikost ohranjajo tako, da se prehranjujejo z živalmi, ki so manjše od očesa, svoje gibanje pa poganjajo z izjemno učinkovitimi plavutmi in repom. To je mogoče zaradi prisotnosti njegovega grbavca.
Grebeni na sprednjih plavutih kita grbavca, imenovani tuberkuli, vplivajo na to, kako voda teče čez plavuti. Ustvari aerodinamičen tok v vodi. Tuberkuli jim kljub veliki velikosti omogočajo plavanje pri visokih hitrostih.
Številne naše sodobne aerodinamične zasnove temeljijo na precej osnovnih načelih. Za optimalen dvig in minimalen upor so ključni elegantni robovi in čiste linije. Vendar pa je v živalskem kraljestvu veliko vrst sposobnih izjemnega vzgona.
Znanstveniki z univerze Duke, univerze West Chester in ameriške mornariške akademije so odkrili, da izbokline na sprednjem robu kitove plavuti močno povečajo njeno učinkovitost, saj zmanjšajo upor za 32 odstotkov in povečajo vzgon za 8 odstotkov. Te prilagojene lopatice prav tako pomagajo pri ustvarjanju enake količine moči pri 10 miljah na uro, kot jo proizvajajo običajne turbine pri 17 miljah na uro.
Podjetja to idejo uporabljajo za lopatice vetrnih turbin, hladilne ventilatorje, letalska krila in propelerje.
4. Hrošči in samopolnilne bidone
V tem trenutku ni skrivnost: dostop do vode je ključnega pomena za vsakogar trajnostno civilizacije in življenja na tem planetu nasploh. Medtem ko imajo nekatere lokacije na svetu obilne vodne vire, kot so jezera in reke, se morajo bolj sušna podnebja zadovoljiti z omejenimi padavinami.
Tehnologija, pridobljena iz hrošča, ki uspeva v enem najtežjih okolij na Zemlji, lahko zelo dobro pomaga začeti naslednjo generacijo čistih nabiranje vode.
Hrošči (Stenocara beetles), ki izvirajo iz puščave Namib, preživijo suho in surovo okolje z zbiranjem vode na svojih hrbtih, kar je posledica njihove edinstvene zasnove lupine. Znani so tudi kot »glavni zbiralniki vode«. Svoja krila usmerjajo proti oceanskemu vetriču, izbokline na njihovih hrbtih pa usmerjajo vodne kapljice proti njihovim ustjem.
Inženirji so ustvarili steklenico za vodo s podobnimi izboklinami, ki zbirajo in odbijajo vodo. Ta projekt bi lahko pomagal pri prizadevanjih za ohranjanje vode in omogočil lažji dostop do vode za skupnosti v suhih regijah.
Strokovnjaki na področju ohranjanja ali načrtovanja skupnosti lahko sodelujejo pri več projektih ohranjanja vode, ki vključujejo to metodo biomimikrije. Približno 22 držav po svetu uporablja mreže za zbiranje vode iz zraka, zato bi lahko imela takšna povečana učinkovitost velik vpliv.
5. Absorbira udarce kot žolna
Žolne so znane po svoji izjemni sposobnosti izkopavanja. Bitja uporabljajo svoje kljune za iskanje žuželk in tudi za ustvarjanje kotičkov zase, ne da bi si zaradi hitrega in močnega kljuvanja utrpela poškodbe glave.
Ko žolne izvrtajo te luknje, doživijo upočasnitev za 1200 gravitacijskih vlekov (Gs) skoraj 22-krat na sekundo. Če pogledamo to v perspektivo, bi huda prometna nesreča na potnika povzročila enakovreden 120 Gs.
Raziskave, ki so bile izvedene s pomočjo računalniške tomografije na kalifornijski univerzi v Berkeleyju, so odkrile, da imajo žolne štiri strukture, ki so zasnovane tako, da absorbirajo mehanske udarce. Ptičji polelastičen kljun, območje "gobastega kostnega" materiala za lobanjo in cerebrospinalna tekočina delujejo usklajeno, da podaljšajo čas, v katerem pride do tega pretresa, in tako zavirajo vibracije.
Na podlagi teh struktur letalski inženirji pogosto uporabljajo te strukture za načrtovanje črnih skrinjic vesoljskih plovil in letal, odpornih na meteorite, ki lahko absorbirajo več sile, preden se pokvarijo. Ta naravna zasnova lahko tudi pomaga letalskim in letalskim inženirjem v prihodnosti razviti kakovostnejšo tehnologijo.
6. Kamuflaža za glavonožce
Lignji so tako kot vsi glavonožci sposobni svetiti (bioluminiscence) in spreminjati barvo kože. Ta kamuflažna sposobnost jim omogoča, da se skrijejo pred plenilci, medtem ko jim bioluminiscenca omogoča komunikacijo s partnerjem in/ali privabljanje. To zapleteno vedenje proizvaja mreža specializiranih kožnih celic in mišic.
Raziskovalci na Univerzi v Houstonu so izdelali podobno napravo, ki je sposobna zaznati svojo okolico in jo ujemati v samo nekaj sekundah. Ta zgodnji prototip uporablja prožno, piksirano mrežo, ki uporablja aktuatorje, svetlobne senzorje in reflektorje. Ko svetlobni senzorji zaznajo spremembo v okolici, se signal pošlje na ustrezno diodo.
To ustvarja toploto v območju in termo-kromatska mreža nato spremeni barvo. Ta "koža", ki jo je izdelal človek, bi lahko imela tako vojaške kot komercialne namene.
7. Prezračevalni sistemi, ki so jih navdihnili termiti
Termiti zaradi svojih destruktivnih lastnosti pogosto dobijo slabo glasbo. Vendar so termiti zloglasni po tem, da so ustvarili nekatere najbolj dodelane prezračevalne sisteme za hlajenje na planetu. Celo v nekaterih najbolj vročih krajih so ti termitnjaki v notranjosti izjemno hladni. Medtem ko zunanja temperatura ves dan divje niha od nizke do visoke temperature, notranjost termitnjaka ohranja enakomerno udobno temperaturo.
Z uporabo zapletene mreže namernih zračnih žepov gomile ustvarijo naravni prezračevalni sistem s pomočjo konvekcije. To je primer, kako lahko gradbeni in arhitekturni strokovnjaki uporabljajo naravne elemente in trajnostni materiali za povečanje varnosti in kakovosti gradbenega projekta v vročih podnebjih.
Na primer, nakupovalni center East Gate v Harareju v Zimbabveju, ki meri 333,000 kvadratnih čevljev, porabi 90 odstotkov manj energije za ogrevanje in hlajenje kot tradicionalne stavbe, ima velike dimnike, ki ponoči naravno črpajo hladen zrak, da znižajo temperaturo talne plošče, tako kot termitnjake.
8. Po navdihu ptic Jets
Ptice lahko z uporabo V-oblike povečajo razdaljo leta za več kot 70 odstotkov. Znanstveniki so odkrili, da ko jata prevzame znano obliko V, ko ena ptica zamahne s krili, ustvari majhen navzgor, ki dvigne ptico za seboj.
Ko vsaka ptica preleti, dodajo svojo energijo udarcu in vsem pticam pomagajo ohraniti let. Z vrtenjem svojega vrstnega reda skozi kup razporedijo napor.
Skupina raziskovalcev na Univerzi Stanford meni, da bi lahko potniške letalske družbe prihranile gorivo z enako taktiko. Ekipa, ki jo vodi profesor Ilan Kroo, predvideva scenarije, v katerih se letala z letališč zahodne obale srečajo in letijo v formaciji na poti do svojih destinacij na vzhodni obali.
S potovanjem v obliki črke V z letali, ki se izmenjujejo spredaj kot ptice, Kroo in njegovi raziskovalci menijo, da bi lahko letala porabila 15 odstotkov manj goriva v primerjavi s samostojnim letenjem.
9. Burr in Velcro
Velcro je splošno znan primer biomimikrije. Morda ste v mladosti nosili čevlje z ježki in prav gotovo se veselite, da boste v pokoju nosili enake čevlje.
Velcro je izumil švicarski inženir George de Mestral leta 1941, potem ko je svojemu psu odstranil brazde in se odločil pobližje pogledati, kako delujejo.
Majhne kljukice na koncu igel so ga navdihnile, da je ustvaril zdaj vseprisotni Velcro. Pomislite: brez tega materiala svet ne bi poznal skakanja z ježki, športa, pri katerem ljudje, oblečeni v obleke z ježki, poskušajo vreči svoja telesa čim višje na steno.
10. Metuljeva krila in sončna energija
Metulj »navadna vrtnica« ogreva svoje telo tako, da s svojimi krili absorbira sončno svetlobo. S preučevanjem njegovih kril pod elektronskim mikroskopom so raziskovalci odkrili luknje v njihovih telesih, ki so razpršile sončno svetlobo in jih ohranjale tople.
S tem mehanizmom so raziskovalci ustvarili tanek silikonski film, ki je bil podoben 3D modelu metuljevega krila, in ga nanesli na sončno energijsko celico, s čimer so na splošno izboljšali njeno zasnovo. Ta nova energijska celica bi lahko pogosto absorbirala več sončne svetlobe v slabših svetlobnih pogojih. Z uporabo te tehnologije v solarni industriji lahko inženirji pomagajo skupnostim in lokalnim podjetjem povečati njihovo trajnostna energija uporabe.
zaključek
Upam, da bodo znanstveniki, ko se bodo bolj zazrli v naravni svet, da bi odgovorili na človeška vprašanja, vedno bolj ugotavljali, da je zelo zmotna ideja evolucije nemogoča. Zdaj ste vi na vrsti, da ustvarite inovacijo, ki temelji na nečem, kar najdemo v naravi! Bodite tako ustvarjalni, kot želite, in z dovoljenjem staršev
Priporočila
- 10 najboljših okolju prijaznih proizvajalcev kopalk
. - 8 cenovno ugodnih okolju prijaznih daril zanj
. - Kako so lahko domovi okolju prijazni kljub moderni estetiki
. - 5 načinov za okolju prijazno podjetje
. - 10 največjih učinkov taljenja ledenikov na okolje
Ahamefula Ascension je svetovalec za nepremičnine, analitik podatkov in pisec vsebin. Je ustanovitelj Hope Ablaze Foundation in diplomant okoljskega managementa na eni izmed prestižnih fakultet v državi. Obseden je z branjem, raziskovanjem in pisanjem.