Több millió éves evolúció alakította a körülöttünk lévő világot, és sok hihetetlen dolgot hozott létre. A biomimikri az, amikor megfigyelünk egy tulajdonságot a természetben, és lemásoljuk azt vagy annak egy részét emberi technológia és tervezés céljából. Számos kiváló példája van a biomimikri működésének.
A biomimikri az emberi tevékenység számos ágazatát érinti. Az orvostudománytól a kutatásig, az iparig, a gazdaságig, az építészetig, a várostervezésig, a mezőgazdaságig és a menedzsmentig. Ez a lista nem teljes, mert a biomimikri mindenekelőtt annak kérdése, hogyan közelítjük meg ezeket a szakterületeket. Ezért többé-kevésbé közvetlenül minden ágazatra vonatkozhat.
A biomimikri koncepciója egy kulcsgondolaton alapul: a természet mindig a gazdaságosság és a hatékonyság elve alapján működik, miközben nem termel hulladékot. Emlékszel Lavoir szavaira: „Semmi sem vész el, semmi sem jön létre, minden átalakul”? Az az ötlet. Az alkalmazási területtől függetlenül a biomimetikai filozófia egy globális stratégia része, amely a felelős és fenntartható fejlődés amelynek célja a bolygó erőforrásainak felhasználásának egyensúlya.
Tartalomjegyzék
Mi a Biomimicry?
A biomimikri (ahogyan a neve is sugallja, az élőlények utánzása) célja, hogy a természetes kiválasztódásból és a természet által elfogadott megoldásokból merítsen ihletet, és átültesse az elveket az emberi tervezésbe. Ez egy módszer az emberi kihívásokra megoldások létrehozására a természetben található tervek és ötletek emulálásával. Mindenhol használják: épületekben, járművekben, sőt anyagokban is.
A biomimikri mint megközelítés egy gyönyörű utazás abba, amit a természettől tanulhatunk, és ezáltal erősítjük kapcsolatunkat és kapcsolatunkat a természeti világgal. Ez létfontosságú eleme egy fenntarthatóbb, egészségesebb és igazságosabb világ megteremtésének minden ember és minden faj számára. Ezért úgy gondoltuk, szórakoztató lenne összeszedni a legfigyelemreméltóbb példákat.
10 Félelmetes példák a biomimikrire gyerekeknek és tudósoknak
A biomimikri, amint azt már említettük, a természetet és a természetes rendszereket keresi inspirációként, és természet által ihletett stratégiákat használ a tervezés javítására. Az alkalmazkodás és az evolúció révén a karakter évek millióit tölti azzal, hogy kibújik a problémákból, és néhány elképesztő újítással végződik. Az eredménytelenség nem múlik el egyedül, a humánmérnökök és a tervezők gyakran ott keresik a megoldást a modern problémákra.
Íme néhány szuper jó példa a biomimikrire a tudományban, a mérnöki munkában és az innovációban, amelyeket a természet ihlette tervezés befolyásolt gyerekeknek és tudósoknak.
- Cápabőr utánzás fürdőruhához
- Jégmadár madarak ihlette golyós vonatok (mint a Disney-ben)
- Púpos bálnák mintájára készült szélturbinák
- Bogarak és öntöltő vizes palackok
- Egy elnyelő sokk, mint egy harkály
- Fejlábú álcázás
- A termeszek által ihletett szellőzőrendszerek
- Madarak ihlette repülőgépek
- Sorja és tépőzár
- Pillangószárnyak és napenergia
1. Cápabőrt utánzó fürdőruha
A cápák a tengerek egyik legnagyobb ragadozója. Míg a cápák jól ismertek akut szaglásukról és gyorsan regenerálódó fogaikról, az új kutatások rámutathatnak arra, hogy a faj bőre a faj legevolúciósabb tőkéje.
A cápabőrt számtalan, egymást átfedő pikkely borítja, úgynevezett „bőrfogak”. Mozgás közben ezek a dermális fogsorok alacsony nyomású zónát hoznak létre. Ez az élvonalbeli örvény lényegében „előrehúzza” a cápát, és segít a légellenállás csökkentésében is. Mondanom sem kell, rengeteg alkalmazás létezik egy ilyen kialakításra.
A tudósok megismételték dermális fogsor fürdőruhákban (amelyek ma már tiltottak a nagyobb versenyeken) és a hajók fenekén. A cápabőr ihlette fürdőruhák nagy médiafigyelmet kaptak a 2008-as nyári olimpiai játékok idején, amikor a reflektorfény Michael Phelpsre került.
Speedo köztudottan beépítette a biomimetikus cápabőrt a 2008-as olimpiára készült fürdőruhák sorába. A Smithsonian szerint a 98-as olimpián az érmek 2008 százalékát cápabőr úszóruhát viselő úszók szerezték meg. Azóta a technológiát kitiltották az olimpiai versenyekről.
Hasonlóképpen, míg sokan vízi A fajok testükön más tengeri fajokat is otthont adnak (mint például a barnák), a cápák úgymond viszonylag „tiszták” maradnak. Ezek a mikroszkopikus dermális fogsorok segítenek a cápáknak abban is, hogy kivédjék a mikroorganizmusokat, például az algákat és a barackot. Az Egyesült Államok Haditengerészete azóta kifejlesztett egy Sharklet néven ismert anyagot, amely ezen a bőrmintán alapul, hogy megakadályozza a tengeri növekedést a hajókon.
2. Jégmadár madarak ihlette Bullet Trains (mint a Disney-ben)
A jégmadár speciális csőrrel rendelkezik, amely lehetővé teszi számukra, hogy a vízbe merüljenek vadászni, miközben minimális fröccsenést okoznak. Ennek az új orrnak a felhasználásával a következő generációs 500-as sorozatú vonatok 10 százalékkal gyorsabbak voltak, 15 százalékkal kevesebb áramot fogyasztottak, és ami a legfontosabb, nem volt több „bumm”.
Amikor a japán mérnökök vállalták a nagysebességű lövedékvonatok korszerűsítésének ijesztő feladatát, a tervezésük egy szerencsétlen bökkenőbe ütközött. A probléma nem az volt, hogy ezeket a vonatokat elérjék a kívánt sebességet, hanem a hatalmas mennyiségű zaj, amelyet a vonatok előtti levegő elmozdulása okozott. Ahogy a vonatok behatoltak az alagutakba, a járművek gyakran hangos lökéshullámot adtak, amelyet „alagútbummnak” neveznek.
A lökéshullámok ereje több alagútban is szerkezeti károsodást okozott. Ennek a fellendülésnek a minimalizálása érdekében a japán mérnökök a Kingfisher madár csőrét utánozták, amely minimális fröccsenést okoz, amikor belép a vízbe. Az új orrformát létrehozva a vonatok 10 százalékkal gyorsabbak voltak, 15 százalékkal kevesebb áramot fogyasztottak, és ami a legfontosabb, nem volt több „bumm”.
Ezt a fajta innovatív folyamatot mesterséges fotoszintézisnek nevezik, ahol egy bionikus levél hidrogén üzemanyagot hoz létre a napfényből. Ez a remények szerint potenciális globális energetikai áttörést jelenthet, ha a vizet a napból származó villamos energiával osztják el.
Ebből a típusból nincs károsanyag-kibocsátás megújuló üzemanyag
3. Púpos bálnák mintájára készült szélturbinák
A púpos bálna például göröngyös, gumós uszonyokat használ a meghajtáshoz, ami meglehetősen ellentmondásosnak tűnik. Ezek a bálnák befolyásolták a szélturbinák új modelljeit.
A világ legnagyobb halaként ismert bálnák már régóta úszkálnak az óceán körül, és az evolúció rendkívül hatékony életformává alakította őket. Több száz láb mélyre merülhetnek a felszín alatt, és órákig ott maradhatnak. Hatalmas méretüket úgy tartják fenn, hogy a szem által beláthatónál kisebb állatokkal táplálkoznak, mozgásukat pedig rendkívül hatékony uszonyokkal és farokkal hajtják. Ezeket a púpos jelenléte teszi lehetővé.
A púpos bálna elülső uszonyainak gerincei, az úgynevezett gumók, befolyásolják a víz átfolyását az uszonyokon. Aerodinamikus áramlást hoz létre a vízben. A gumók lehetővé teszik számukra, hogy nagy méretük ellenére nagy sebességgel úszhassanak.
Sok modern aerodinamikai kialakításunk meglehetősen alapvető elvekre támaszkodik. Az optimális emelés és a minimális ellenállás elérése érdekében a karcsú élek és a tiszta vonalak kulcsfontosságúak. Az állatvilágban azonban számos faj kivételes felemelkedésre képes.
A Duke Egyetem, a West Chester Egyetem és az Amerikai Tengerészeti Akadémia tudósai felfedezték, hogy a bálnauszony elülső szélén lévő dudorok nagymértékben növelik annak hatékonyságát, 32 százalékkal csökkentik a légellenállást és 8 százalékkal növelik a felhajtóerőt. Ezek a beállított lapátok emellett 10 mérföld/órás sebességgel is ugyanannyi energiát termelnek, mint a hagyományos turbinák 17 mérföld/órás sebességgel.
A vállalatok szélturbinák lapátjaira, hűtőventilátorokra, repülőgépszárnyakra és légcsavarokra alkalmazzák az ötletet.
4. Bogarak és öntöltő vizes palackok
Ebben a pillanatban nem titok: a vízhez való hozzáférés minden ember számára kulcsfontosságú fenntartható civilizáció és az élet ezen a bolygón általában. Míg a földkerekség egyes helyein bőséges vízkészletek, például tavak és folyók találhatók, a szárazabb éghajlatnak meg kell elégednie a korlátozott csapadékkal.
A Föld egyik legzordabb környezetében virágzó bogárból származó technológia nagyon is segíthet elindítani a tisztaság következő generációját. vízgyűjtés.
A Namíb-sivatagban őshonos bogarak (Stenocara bogarak) úgy élik túl a száraz és zord környezetet, hogy egyedi héjtervezésük eredményeként vizet gyűjtenek a hátukon. „Master vízgyűjtőknek” is nevezik őket. Szárnyaikkal az óceáni szellő felé irányulnak, a hátukon lévő dudorok pedig vízcseppeket juttatnak a szájuk felé.
A mérnökök egy vizes palackot készítettek hasonló vízgyűjtő és víztaszító dudorokkal. Ez a projekt segíthet a vízmegőrzési erőfeszítésekben, és könnyebben hozzáférhetővé teheti a vizet a száraz régiók közösségei számára.
A természetvédelmi vagy közösségi tervezési szakmák szakemberei több vízmegőrzési projektben is részt vehetnek, amelyek magukban foglalják ezt a biomimikri mérnöki módszert. A világ mintegy 22 országa használ hálót a víz levegőből való összegyűjtésére, így a hatékonyság ilyen mértékű növelése nagy hatással lehet.
5. Elnyeli a sokkot, mint egy harkály
A harkályok kivételes ásóképességükről ismertek. A lények csőrüket arra használják, hogy rovarokat keressenek, és kuckókat alakítsanak ki maguknak anélkül, hogy fejsérülést szenvednének a gyors és erőteljes csípés miatt.
Ahogy a harkályok fúrták ezeket a lyukakat, másodpercenként közel 1200-szer 22 gravitációs húzás (Gs) lassulást tapasztalnak. Ezt szem előtt tartva, egy súlyos autóbaleset 120 G-nak felel meg az utason.
A Berkeley-i Kaliforniai Egyetemen végzett CT-vizsgálatokkal végzett kutatás során kiderült, hogy a harkályoknak négy olyan szerkezete van, amelyek a mechanikai ütés elnyelésére szolgálnak. A madár félig rugalmas csőre, a koponya mögötti „szivacsos csont” terület és az agy-gerincvelői folyadék együttesen működnek együtt, hogy meghosszabbítsák az agyrázkódás időtartamát, és ezáltal gátolják a vibrációt.
Ezekre a szerkezetekre alapozva a repülőgép-mérnökök gyakran használják ezeket a szerkezeteket meteoritálló űrhajók és repülőgépek fekete dobozainak tervezésére, amelyek több erőt képesek elnyelni, mielőtt meghibásodnának. Ez a természetes kialakítás abban is segíthet, hogy a repülőgép- és légiforgalmi mérnökök minőségibb technológiát fejlesszenek ki a jövőben.
6. Fejlábú álcázás
A tintahal, mint minden fejlábú, képes ragyogni (biolumineszcencia), valamint megváltoztatni bőrszínét. Ez az álcázó képesség elrejti őket a ragadozók elől, míg a biolumineszcencia lehetővé teszi számukra, hogy kommunikáljanak párjukkal és/vagy magukhoz vonzzák őket. Ezt az összetett viselkedést speciális bőrsejtek és izmok hálózata hozza létre.
A Houstoni Egyetem kutatói egy hasonló eszközt építettek, amely képes érzékelni a környezetét, és pillanatok alatt összemérni azt. Ez a korai prototípus egy rugalmas, pixilezett rácsot használ működtetők, fényérzékelők és reflektorok felhasználásával. Amint a fényérzékelők változást észlelnek a környezetben, jelet küldenek a megfelelő diódára.
Ez hőt hoz létre a területen, és a termo-kromatikus rács színe megváltozik. Ennek az ember alkotta „bőrnek” katonai és kereskedelmi felhasználása is lehet.
7. A termeszek által ihletett szellőzőrendszerek
A termeszek gyakran rossz ütést kapnak pusztító tulajdonságaik miatt. A termeszek azonban arról híresek, hogy a bolygó legkifinomultabb hűtési rendszereit alkotják. Még a legmelegebb helyeken is kivételesen hűvösek maradnak ezek a termeszhalmok. Míg a kinti hőmérséklet egész nap vadul ingadozik az alacsonyról a magasra, a termeszbarlang belsejében állandóan kellemes hőmérséklet uralkodik.
Szándékos légzsákok bonyolult hálózata segítségével a halmok természetes szellőzőrendszert hoznak létre konvekcióval. Ez egy példa arra, hogy az építőipari és építészeti szakemberek hogyan használhatják fel a természeti elemeket és fenntartható anyagok az épületek biztonságának és minőségének javítása forró éghajlaton.
Például a zimbabwei Hararében található East Gate bevásárlóközpont, amely 333,000 90 négyzetláb magas, XNUMX százalékkal kevesebb energiát használ fel fűtésére és hűtésére, mint a hagyományos épületek, nagy kéményei vannak, amelyek éjszaka természetes módon szívják be a hideg levegőt, hogy csökkentsék az épület hőmérsékletét. padlólapok, akárcsak a termeszbarlangok.
8. Madarak által ihletett Jets
A madarak több mint 70 százalékkal növelhetik repülésük távolságát a V-alak használatával. A tudósok felfedezték, hogy amikor egy nyáj felveszi az ismerős V alakzatot, amikor az egyik madár csapkodja a szárnyait, kis felfelé irányuló áramlást hoz létre, amely felemeli a madarat.
Ahogy minden madár elhalad, energiájukat adják az ütéshez, segítve az összes madár repülését. A sorrendjüket a veremben forgatva szétosztják az erőfeszítést.
A Stanford Egyetem kutatóinak egy csoportja úgy gondolja, hogy az utasszállító légitársaságok üzemanyag-megtakarítást érhetnek el, ha ugyanezt a taktikát alkalmazzák. Az Ilan Kroo professzor vezette csapat olyan forgatókönyveket képzel el, amikor a nyugati parti repülőterekről érkező repülőgépek találkoznak, és formációban repülnek keleti parti célpontjaik felé.
Kroo és kutatói úgy gondolják, hogy a V-alakban utazó repülőgépek felváltva haladnak elöl, mint a madarak.
9. Sorja és tépőzár
A tépőzár a biomimikri széles körben ismert példája. Lehet, hogy fiatalkorában tépőzáras cipőket hordott, és nyugdíjas éveiben biztosan hasonló cipőt hordhat.
A tépőzárat George de Mestral svájci mérnök találta fel 1941-ben, miután eltávolította a sorját a kutyájáról, és úgy döntött, hogy közelebbről megvizsgálja azok működését.
A sorjatűk végén található kis horgok inspirálták a ma már mindenütt megtalálható tépőzár megalkotására. Gondoljunk csak bele: ez az anyag nélkül a világ nem ismerné a tépőzáras ugrást egy olyan sportágat, amelyben az emberek teljes tépőzáras ruhákba öltözve próbálják testüket a lehető legmagasabbra dobni a falon.
10. Pillangószárnyak és napenergia
A „közönséges rózsa” pillangó úgy melegíti fel testét, hogy szárnyaival elnyeli a napfényt. Szárnyait elektronmikroszkóp alatt vizsgálva a kutatók lyukakat fedeztek fel testükön, amelyek szétszórták a napfényt és melegen tartották őket.
Ezzel a mechanizmussal a kutatók egy vékony szilícium filmet hoztak létre, amely a pillangó szárnyának 3D-s modelljére emlékeztetett, és egy napelem cellára alkalmazták, általánosságban javítva annak kialakítását. Ez az új energiacella gyakran több napfényt képes elnyelni gyengébb fényviszonyok mellett. Ennek a technológiának a napenergia-ipari pozícióban történő felhasználásával a mérnökök segíthetnek a közösségeknek és a helyi vállalkozásoknak növelni saját képességeiket fenntartható energia használat.
Következtetés
Bízom benne, hogy ahogy a tudósok egyre jobban belenéznek a természetbe, hogy megválaszolják az emberi kérdéseket, egyre inkább belátják, hogy az evolúció súlyosan téves elképzelése lehetetlen. Most rajtad a sor, hogy a természetben található dolgokon alapuló innovációt alkoss! Legyen olyan kreatív, amennyire csak akar, és a szülő engedélyével
ajánlások
- A 10 legjobb környezetbarát fürdőruha-gyártó
. - 8 megfizethető környezetbarát ajándék neki
. - Hogyan lehetnek az otthonok környezetbarátok a modern esztétikum ellenére?
. - 5 módszer a környezetbarát üzlethez
. - Az olvadó gleccserek 10 legfontosabb hatása a környezetre
Ahamefula Ascension ingatlantanácsadó, adatelemző és tartalomíró. A Hope Ablaze Alapítvány alapítója, és az ország egyik tekintélyes főiskoláján végzett környezetvédelmi menedzsment szakon. Az olvasás, a kutatás és az írás megszállottja.