Michael Pawlyn brit építész a természetet „termékkatalógusnak” tartja, és mindegyikük - a TED-beszélgetésben kifejtette - „részesült egy 3, 8 milliárd éves kutatási és fejlesztési időszakban”.
„Tekintettel a beruházás szintjére - folytatja -, van értelme azt használni.”
Noha az új technológia néha furcsának érzi magát, kezdetben szinte másvilágon, az innováció jövője valójában azt vonja maga után, hogy a kutatók jobban megértsék a körülöttünk lévő világot. És a találmány feltalálói egyre inkább átfogó biomimikúrával, vagy az állatok és növényekként történő termékek tervezésének folyamatával járnak az evolúció finomhangolása után. A mantis garnélarától a méh nyálkáig a mérnökök nem hagynak kőet fordíthatatlanul az inspirációval kapcsolatban.
Íme öt a természetvilágban felfedezett új felfedezés, amelyek valaha új találmányokhoz vezethetnek.
A Mantis garnélaráknak szuper kemény páncélja van, ütésálló mikroszerkezetből.
A mantis garnélarák feisty kis ördögök, amelyek nem lépnek vissza a harcból - még a saját fajtáik sem. Figyelemre méltó, hogy két sáskás garnélarák képes kiszivárogtatni azt, és utána sértetlen maradhat. Ennek oka az, hogy a kemény apró harcosokat nagyon erős páncél borítja hátuluk alatt. A telsonnak nevezett páncél úgy néz ki és működik, mint egy pajzs, és átfedésben vannak, ahogyan a rákfélék farkát léptetik le.
A kaliforniai Riverside-i egyetem kutatói megvizsgálták a telsonok szerkezetét és mechanikáját, és megállapították, hogy ezek keménységének kulcsa az egyes pajzsok alatt található spirál alakú állványzat. Az Advanced Functional Materials folyóiratban a közelmúltban készített tanulmányban a mérnökök és munkatársaik kifejtették, hogy a helikoid szerkezet megakadályozza a repedések növekedését és lágyítja a kemény ütés hatását. Ismert, hogy hasonlóan csavart építészet létezik a garnélarák karomjában is, amelyet a területét fenyegető bármilyen fenyegetés kiváltására szolgál. A garnélarák egyértelműen kifejlesztette a tökéletes páncélt.
Egyszer láthatjuk ezt a fajta ütésálló mikroszerkezetet, amelyet a kutatók 2016-ban szabadalmaztattak: sportfelszerelések, rendőrség és katonaság páncélzatai, drónok, szélturbina pengék, repülőgép-alapanyagok, autók, katonai járművek, repülőgépek, helikopterek, kerékpárok és tengeri hajók. Alapvetően David Kisailus, a Riverside-i Kaliforniai Egyetem vegyészmérnöki professzora és a tanulmány szerzője elmagyarázza a Smithsonian magazinnak küldött e-mailben: „Bárhol a csökkent súly kritikus jelentőségű, de szükség van szilárdságra és erőre.”
Kisailus úgy véli, hogy a megállapítás a közeljövőben fogja a legnagyobb hatást gyakorolni a sportcikkekre, mivel az olyan termékek, mint a sisakok és a lábszárvédők piacra dobásának ideje rövidebb, mint például a kereskedelmi repülőgépek esetében. A kutatók készítettek egy sisak prototípust építkezéshez és futballhoz. Kisailus hozzáteszi: "Hosszabb távon azt gondolom, hogy a nagyobb, globálisabb hatás a szállításra lesz, mivel a nagyobb szilárdságú kisebb súly csökkenti az üzemanyag-fogyasztást és a kibocsátást."
A pitypangmagok feltárják a természetes repülés újonnan felfedezett formáját.
A korábban még nem látott repülési formát a pitypang tanulmánya fedezte fel. (Cummins katolikus) Ahogyan a pitypang vetőmag könnyedén sodródik a szélben, miközben a csillogó napfényt megragadja, amikor a földre esnek, van egy bizonyos egyszerűsített szépsége, amelyet nehéz lenne felülrehozni. De ahogy a kutatók tavaly ősszel találták, a láthatatlan útja, amelyet finom sörtéjű ejtőernyője hátrahagy, még csodálatosabb - és ennek tanulmányozása valóban hűvös előrehaladást eredményezhet a drónok repülése és a légszennyezés ellenőrzése terén.
A kutatók tudták, hogy a vetőmagot annyira könnyedén hordozó mechanizmus az elefántcsont rost finom korona, amely valamilyen módon hasonlít a kéményseprő seprűjéhez. Nem voltak biztosak abban, hogy pontosan hogyan működik ez az ejtőernyős-szerű fuzz, tekintettel arra, hogy a pitypangmag-köteg leginkább üres helyből áll. Tehát az Edinburgh-i Egyetem tudósai létrehozták a szélcsatornát a magok tesztelésére, és ezzel felfedezték a „folyadék viselkedés új osztályát” - jelentette be James Gorman a New York Times-nak . A levegő átfolyik a szálakon, és örvénylő nyomot hagy maga után, vagy úgynevezett elválasztott örvénygyűrűt. A gyűrű növeli a mag vetőképességét, négyszer hatékonyabb repülést eredményezve, mint a hagyományos ejtőernyő.
A kutatók, akik magyarázatot adtak a Natureben közzétett tanulmányban, azt remélik, hogy ez inspirálja a mérnököket apró önjáró drónok feltalálására, amelyek repüléséhez kevés vagy egyáltalán nem lenne szükség az energiafogyasztásra.
"A pitypang ihlette, ember által készített sörtékcsomag segítségével fel lehet úszni a levegőben, magvak helyett valami kamerával vagy érzékelővel hordozva" - mondja Naomi Nakayama, az Edinburgh-i Egyetem biológusa és a tanulmány szerzője. e-mailt Smithsoniannek . "Csakúgy, mint a pitypang, hosszú ideig felszínen maradhatnak, és figyelemmel kísérhetik és rögzíthetik a levegő minőségét, a szél irányát vagy sebességét és esetleg néhány emberi tevékenységet anélkül, hogy az emberek észrevennék, hogy körül vannak, mert annyira kicsik."
A mako-cápák gyors skálájuk miatt gyorsak.
Ez egy fénykép a rövid ujjú mako-cápamérlegről, amelyek mindegyike körülbelül 0, 2 mm hosszú. Az első mérlegsort kézzel sörték meg, körülbelül 50 fokos maximális szögükhöz. (Phil Motta a dél-floridai egyetemen) A mako-cápák furcsa gyorsan, ezért hívják őket néha a tenger gepárdjainak. Ezek óránként akár 70–80 mérföldet is elérhetnek. De hogyan érkeznek ilyen gyorsan? A válasz apró mérleg az oldalán és az uszonyon rejlik. Az, hogy a sima bőrük miként segíti a sebességet, különös jelentőséggel bír a légiforgalmi mérnökök számára, a Boeing és az amerikai hadsereg támogatásával, akik új anyagot akarnak tervezni, hogy csökkentsék a repülőgépek sebességét és növeljék a repülőgépek mozgékonyságát - nyilatkozta egy amerikai fizikai társaság sajtóközleménye. .
A mako-cápák szárán és az uszonyon a rugalmas mérleg csak egy milliméter ötöde. Ha úgy cálogatta a cápát, mint egy macska, fejtől farkig ( Szerkesztő megjegyzés: Nem javasoljuk ezt .), A mérleg simán érzi magát. Ha viszont az ellenkező irányba mozgatná a kezét, a bőr inkább úgy néz ki, mint a csiszolópapír, amikor a mérlegek a test helyétől függően visszahajlanak egy maximális 50 fokos szögbe, és a kopoltyák mögött a legrugalmasabb mérlegek vannak. A sajtóközlemény szerint a mérleg rugalmassága tartja az áramlást előrehaladva a bőr közelében, megakadályozva az úgynevezett „áramlási elválasztást”.
Az áramlás elválasztása az első számú ellenség a repülőgépek esetében is. A koncepció könnyen bebizonyítható, ha kinyújtja a kezét egy mozgó autóablakból, tenyerével a szél felé nézzen. A tenyerére nagyobb nyomás nehezedik, mint a kezed hátuljára, így a kezed hátra tolódik. Ez azért történik, mert a levegő áramlása a kezed oldala körül válik szét, létrehozva az alacsony nyomású régiót, vagy a kéz mögött ébred. Az áramlás elválasztása mégis megtörténhet egy ésszerűbb testnél, mint például a cápa. A mérlegek jönnek oda: elősegítik az áramlás szabályozását, ezáltal csökkentik a húzódást, és lehetővé teszik az állatok számára, hogy gyorsabban és nagyobb manőverezéssel ússzanak.
"Arra gondolunk, hogy egy ponton tervezhetünk egy szalagot, amelyet stratégiailag lehet alkalmazni a repülőgépek felületein, például helikopter rotorlapátokkal, szárnyakkal vagy a törzs bizonyos helyein, ahol az áramlás elválasztódik, és ami növeli a húzódást vagy csökken a teljesítmény, vagy manőverező képesség ”- mondja Amy Lang, az alabama egyetemi légiközlekedési mérnök, aki a munkát az amerikai fizikai társaság márciusi ülésén mutatta be Bostonban, Smithsoniannek küldött e-mailben.
Lang egy szabadalmat kapott 2014-ben, amelyben azt állítja, hogy „a cápabőr működéséről és arról, hogy ezt hogyan lehet alkalmazni egy műszaki felületre, korai elképzeléseinken alapulnak.” Ő és csapata 3D nyomtatott modelleket készít a mako cápabőrről és reményéről hogy további eredményeket szerezzenek a szél- és víz-alagutakban végzett tesztelésükről a következő évben. "Reméljük, hogy az iparral való együttműködés során frissített szabadalmat nyújtunk be, mivel az ember alkotta felületet valós alkalmazásokhoz fejlesztették ki" - tette hozzá.
A méhek egyesítik a nyársat és a virágolajat, hogy ragasztót hozzanak létre.
A mézelő méhek virágról virágra repülnek, összegyűjtve pollent, és a testükön tárolják, hogy visszatérjen a kaptárba. De mi van, ha egy meglepő nyári esőzuhany zavarja? Soha ne félj, a méheknek van megoldása erre: a nyársuk ragacsos iszapja és a virágból származó olaj, amely a pollenből vízálló pelletté alakul. A gooey kombináció mögött meghúzódó tudomány akár olyan high-tech ragasztókat is inspirálhat, amelyek ragaszkodnak, amikor csak akarja, de szükség esetén szintén felszabadítanak.
"Azt akartuk tudni, hogy ha a pollen olyan szorosan rögzíthető a méh hátsó lábain, hogyan sikerül a méheknek eltávolítani azt, amikor visszatérnek a kaptárba" - mondta Carson Meredith, a Georgia Tech mérnöke és vezető szerzője egy A Nature Communications márciusában, sajtóközleményben közzétett tanulmány.
Alapvetően így működik: a méhek nyársa kissé ragacsos, kezdve az általuk iszelt nektár miatt. A nyárs lefedi a pollent, amikor a méhek összegyűjtik. Ezután a virágokból származó olajok bevonják a kém pollengömböt. Ez a rétegző technika tökéletes megoldás a váratlan páratartalom visszaszorítására.
"Hasonlóan működik, mint egy főzőolaj réteg, amely egy szirupmedencét takar." - mondta Meredith a kiadásban. "Az olaj elválasztja a szirupot a levegőtől és jelentősen lelassítja a száradást."
Úgy tűnik, a sebesség is kulcsfontosságú tényező. Ez a következménye az úgynevezett sebességérzékeny válasz, azaz „minél gyorsabb az erő, amely megpróbálja eltávolítani, annál jobban ellenáll” - nyilatkozta egy sajtóközlemény. Tehát amikor a méhek összehangolt, lassú mozgást végeznek hátsó lábukkal a pollengolyók eltávolításához, akkor könnyen eljutnak. De ha egy szabadon eső eső összeesik az egyik golyóval, akkor intenzívebben tapad.
Az ilyen ragasztóanyag felhasználási területei nagyon eltérőek. Meredith elmagyarázza a Smithsonian magazinnak küldött e-mailben, hogy a bio-inspirált ragasztó olyan területeken gyarapszik, ahol az erő nem a legfontosabb, hanem „ahol a tapadásnak testreszabhatónak, hangolhatónak, az ingerekre reagálónak vagy más tulajdonságokkal, például olvashatósággal, biokompatibilitással vagy nedvességállóság. ”
Mind az orvosi, mind a kozmetikai vállalatokkal együttműködik. (Ha valaha úgy találta magát, hogy eltávolítja a makacs vízálló felületet, akkor megérti a megoldás iránti igényt.) „Ezeken a területeken gyakran olyan ragasztást akarnak, amely bizonyos körülmények között képes a felületeket egymáshoz tartani, de szükség esetén felszabadulhat. egy bizonyos feltételt (sebesség, erő, páratartalom) túllépik ”- magyarázza. "Ez magában foglalja a kis részecskék egyik helyről a másikra történő átvitelének képességét, például a smink felvitelekor vagy a gyógyszernek a test egy bizonyos szövetébe történő szállításakor."
Ez még nem minden: ezek a pollenpelletek természetesen ehetők, tehát élelmiszerekben is felhasználhatók, esetleg „torta vagy desszert dekoratív elemeihez”, vagy olyan tapadó részecskék tapadásához, amelyek íz, a tápanyagok, a tartósítószerek, a színek stb. ”- magyarázza Meredith.
A macskák szakemberek, a nyelvükön üreges papillák miatt.
(Elke Schroeder / EyeEm / Getty Images) A macskák elég jelentős időt töltenek maguk nyalásával. Kiderül, hogy nyelvük fejlesztette ki a csúcsápoló hatékonyságát - és valójában segíthetne a jobb hajkefék készítésében, vagy akár inspirálhatná a puha robotika és az új típusú tisztítótechnika fejlődését.
A macska klasszikus homokpapír-y nyelvét szöges tüskék borítják, úgynevezett papillák, amelyek keratinből készülnek, vagy ugyanazok a kemény dolgok, mint a körmünk. Ez a nyelv azon része, amelyet a Georgia Georgia Institute of Technology kutatói érdekeltek, hogy megtudja, pontosan hogyan osztja el a nedvességet olyan könnyen a macska szőrme között.
Kiderül, hogy a papillák valójában nem tüskések, vagy kúp alakúak, mint ahogyan azt a múltbeli kutatások mutatják. Inkább, ahogyan a Georgia Georgia Institute of Technology mérnökei a Nemzeti Tudományos Akadémia Proceedings című tanulmányában leírták, gömb alakúak, két üreges végükkel. Ez a forma felületi feszültséget hoz létre, amely rögzíti a nyálcseppeket addig, amíg meg nem érkezik a tisztítás. És ezek a nyelvek sok folyadékot tudnak tartani. Amikor a csapat macska nyelveket - adományozott post mortem - tesztett a tesztre, úgy találták, hogy az egyes papillák körülbelül 4, 1 mikroliter vizet tudnak tárolni, de a nyelvben ez elég ahhoz, hogy egy csésze víz kb. Egyötödét eljuttassa az állat szőrén. egy nap, a National Geographic szerint .
A papillák négy csomópontból is megtámadnak egy csomót - tökéletes a hatékony kibomláshoz. A kutatók még a nyelv inspirálta ápolási kefét is létrehoztak (TIGR), a macska nyelv 3D modelljeivel. Szabadalmat kértek az ecsettel kapcsolatban, amelyet fel lehetne használni gyógyszerek felvitelére vagy a beadott samponok és kondicionáló szerek elosztására kedvtelésből tartott állatok szőrében az allergének csökkentése érdekében.
És a csapat más alkalmazásokat is tervez. „Az egyedi gerinc alakját a puha robotikába be lehet építeni a tapadás elősegítésére - a korábbi tanulmányok kimutatták, hogy a mikrohorgok kiválóan képesek tapadni a porózus, merev felületekhez” - mondja Alexis Noel, a Georgia Tech Research Institute kutatómérnöke és a tanulmány szerzője, egy e-mailben. Lehet, hogy újszerű módja is a szempillaspirál felvitelének - tette hozzá.
