CASTLE.PRI.EE

Записи с меткой «Биомимикрия»

Представьте, вы едете в сверхскоростном поезде. При его выходе из тоннеля, раздаётся громкий звук, похожий на взрыв. Скорее всего, все пассажиры, после этого, будут до конца поездки находится в напряжении и всё удовольствие от поездки – исчезнет.

Инженер и любитель птиц Eiji Nakatsu обратился к ним за помощью. Зимородок имеет клиновидный клюв, что позволяет врезаться в другую среду (воду) без создания фронта волн. Высокоскоростным поездам в Японии был придан обтекаемый носовой дизайн клюва зимородка.

Биомимикрия – это наука, создающая технологии, архитектуру или дизайн, используя формы, конструкции и процессы, существующие в природе. Всё идеальное уже давно существует в природе, и человек лишь пытается это повторить.

Например, что общего у зимородка, соцветия репейника и намибийского жука? Во-первых, они живые организмы. Во-вторых, все они послужили человеку образцом для решения технических проблем. Природа создала много шедевров, и чем дальше продвигается человек по пути развития технологий, тем больше полезных уроков живой мир может преподать учёным и инженерам.

Заимствование применялось с давних времён. Попытки изготовления конструкций по примеру природных были описаны ещё в древнегреческих мифах. Леонардо да Винчи интересовался техникой птичьего полета с целью создания устройства для передвижения в воздухе.

Примеры изобретений, скопированных у природы.

После созревания корзинки репейника с семенами легко цепляются к шерсти животных и одежде человека. Таким образом семена разносятся на значительные расстояния. Репейник вдохновил Джордж де Местраль на крюк и липучку. Velcro застёжки сегодня применяется в производстве обуви, одежды, различных аксессуаров, в оборудовании станков.

А спина намибийского жука подсказала людям решение проблемы нехватки воды в пустыне. Он во время тумана поднимает свою спину выше головы и замирает. На поверхности его тела конденсируется туман. Капли воды стекают по спине и попадают жуку прямо в рот. Таким образом жук утоляет жажду.

Эта способность жука вдохновила Pak Kitae из Сеульского технического университета. Он создал уникальную систему сбора воды, которая копирует форму и функцию панциря жука, чтобы утреннюю росу превратить в питьевую воду для тех, кто живет в местах с ограниченным доступом к воде.

В области ноздрей сокола-сапсана имеются специальные бугорки, которые направляют в сторону воздух во время стремительного падения птицы.
При проектировании стратегических самолетов-разведчиков скопировали рассекатель воздушного потока, аналогичный устройству птицы. Эта система позволила достичь скоростей в три раза выше скорости звука.

Инженеры компании Mercedes-Benz обратили внимание на рыбу-коробочку. Рыба выглядит странно, однако в воде она передвигается с большой эффективностью. В результате эксперимента появился Bionic Car, который отличается прочной конструкцией, вместительностью и удивительными аэродинамическими способностями. На первый взгляд кузов довольно странной формы, но при этом коэффициент лобового сопротивления составлял всего 0,19, с расходом топлива всего 2,8 л/100 км.

Муниципальный застеклённый бассейн в немецком городе Плауэн – первое в мире здание, с защитой от птиц. Человеку, при любом освещении, стёкла здания кажутся совершенно прозрачными. Птицы, пролетая над ним, видят рисунок-паутину, отражающуюся в ультрафиолетовых лучах, и облетают здание.

Интернет – это копия информационного поля вселенной. Компьютер – копия человеческого мозга. Плавающие и летающие птицы, насекомые послужили прообразом для создания самолётов, планеров, парашютов и вертолётов.

Рельефные (папиллярные) линии на пальцах послужили образцом для проектирования колёсных шин. Их протекторы увеличивают сцепление с дорогой, достигается это за счёт выдавливания воды из-под поверхности соприкосновения колеса с дорогой.

Растения, которые удивительным образом отталкивали воду, послужили образцами для создания гидрофобных (водоотталкивающих) покрытий. основанные на структуре восков, обнаруженных на листовых поверхностях, Они используются во многих областях – от красок до производства электроэнергии, где эффективность может быть достигнута путём контроля образования капель в конденсаторах и котлах.

Сегодня, благодаря биомимикрии, имеется возможность восстанавливать и регенерировать костную ткань. Учёные узнали, как организм выращивает костную ткань, и смогли стимулировать рост костей, имитируя природные процессы. В лаборатории выращивается «костная шпатлёвка», затем она имплантируется, и на её месте вырастет новая кость.

Биоактивное, кремнезёмное стекло на основе фосфата кальция, стимулирует резорбцию материала и рост костей. Оно часто используется в стоматологии для костных трансплантатов. Материал помещается в костный дефект, и со временем, под воздействием биологической среды, стекло разъедается и сигнализирует костным клеткам, что нужно прикрепляться и размножаться на поверхности и формировать новую кость. Имплантированное стекло полностью растворяется и заменяется новой костью.

Дятел колотит дерево словно молот, так как в его клюве много поглощающих удар механизмов. Скопировав эти структуры, инженеры смогли создать различные аппараты, например, защищающие чёрные ящики в самолётах от разрушений в случае аварий.

Кожа акулы скрывает под собой множество алмазных узоров костных зубчиков, которые улучшают плавательную способность рыбы. Этот природный элемент позволил создать олимпийские костюмы для пловцов, с целью увеличения их скорости.

Змеи имеют удивительный орган, позволяющий видеть инфракрасные лучи. Изучив их, учёные создали уникальную тепловизорную диагностику, позволяющую заглянуть в недра земли. Также, приборы ночного видения, были созданы благодаря этой загадке природы.

Видимость, где обитают омары – практически нулевая. Их глаза имеют суперспособность – они видят через предметы. Изучив их, учёные создали аппарат, позволяющий смотреть сквозь стены, а также рентгеноскопический телескоп для анализа небесных просторов.

Ящерица геккон способна бегать по совершенно гладким отвесным поверхностям и даже висеть вверх ногами. Её секрет разгадали при помощи электронного микроскопа. Выяснилось, что его пальцы покрыты чрезвычайно тонкими волосками микроскопической длины. Концентрация их очень высока. Каждый волосок делится на ещё более мелкие. Подсчитано, что на 1 кв. см лапы геккона приходится 2 млрд щетинок, которыми он соприкасается с поверхностью.

При контакте с поверхностью эти крошечные волоски создают силу межмолекулярного взаимодействия, именуемую вандерваальсовой силой. Идея, подсмотренная у геккона, была использована во множестве изобретений. Был налажен выпуск сверхлипкой ткани, которая удерживает на стене предметы значительной массы. Её можно легко снимать и использовать много раз. Агентство DARPA создало по этому принципу альпинистское снаряжение, позволяющее человеку взбираться на отвесную стену.

На основе принципа работы органов мухи – жужжальцев, был изготовлен – вибрационный гироскоп. Он мгновенно фиксирует любые изменения положения сверхзвуковых самолетов в пространстве. Фасеточные глаза мухи позволяет насекомому видеть множество изображений какого-либо предмета. При движении наблюдаемый объект переходит из одного изображения в другое, что позволяет с большой точностью определить скорость его передвижения. Биологи изучили принцип устройства глаза мухи, а инженеры создали новый прибор. Его так и назвали − «Глаз мухи». С его помощью в навигационных службах и аэропортах определяют скорость полета современных авиалайнеров.

Лягушка ловко ловит языком комаров и мошек. Исследования показали, что она имеет особую «систему оповещения», которая позволяет ей получать раздельную информацию о форме насекомого, расстоянии до него и чёткости изображения. Лягушка быстро и точно определяет положение летящей мошки в пространстве. Молниеносно вылетает язык − и добыча оказывается в желудке. Лягушачий принцип раздельного видения изображения в 1970-х годах применили в электронных машинах для чтения рукописных текстов. Один узел «мозга» машины следил за формой знаков, второй – за их контрастностью. Этот же принцип лежит в основе работы современных сканеров.

Устройство уха тюленя подсказало идею изобретения гидрофона. Изучение быстроходных рыб послужило толчком к борьбе с турбулентностью воды при движении морских и речных судов и повысило их скорость. Реактивное передвижение кальмаров помогло появится на кораблях механическим водомётам. Часто спасающий моряков автоматический предсказатель погоды сделан на основе «инфрауха» медуз. Эхолокаторы летучих мышей имеющие голографическую картинку, помогли созданию объёмного изображения.
Благодаря исследованиям листьев лотоса создали самоочищающиеся покрытия.

Краткое изложение статьи блогера pavel-samuta_livejournal «Биомимикрия — всё идеальное уже давно создано в природе».

P.S. В природе отсутствует колесо с теми функциями, которые оно выполняет, например, у телег, автомобилей, поездов. Человек, вроде, должен гордиться изобретением колеса. Однако, внимательно рассмотрев это изобретение, можно прийти к выводу, что по сравнению с природными средствами передвижения, оно далеко от совершенства.