Milijuni godina evolucije oblikovali su svijet oko nas i stvorili mnoge nevjerojatne stvari. Biomimikrija je kada promatramo osobinu u prirodi i kopiramo je ili njezine dijelove za ljudsku tehnologiju i dizajn. Brojni su izvrsni primjeri biomimikrije na djelu.
Biomimikrija se odnosi na mnoge sektore ljudske aktivnosti. Od medicine do istraživanja, industrije, gospodarstva, arhitekture, urbanizma, poljoprivrede i menadžmenta. Ovaj popis nije konačan jer je biomimikrija prije svega pitanje načina na koji pristupamo tim područjima stručnosti. Stoga se može primijeniti više ili manje izravno na sve sektore.
Koncept biomimikrije temelji se na ključnoj ideji: priroda uvijek djeluje na principima ekonomičnosti i učinkovitosti, a pritom ne stvara otpad. Sjećate se da je Lavoir rekao "ništa nije izgubljeno, ništa nije stvoreno, sve se transformira"? To je ideja. Bez obzira na područje primjene, biomimetička filozofija dio je globalne strategije odgovornog i odgovornog održivi razvoj koji ima za cilj uravnotežiti način na koji se resursi planeta koriste.
Pregled sadržaja
Što je biomimikrija?
Biomimikrija (kao što naziv implicira, je imitacija živih bića) ima za cilj uzeti inspiraciju iz prirodne selekcije i rješenja koje je usvojila priroda i prevesti principe u ljudski inženjering. To je metoda za stvaranje rješenja za ljudske izazove oponašanjem dizajna i ideja pronađenih u prirodi. Koristi se posvuda: u zgradama, vozilima, pa čak i materijalima.
Biomimikrija kao pristup prekrasno je putovanje u ono što možemo naučiti od prirode, au tom procesu jačamo svoj odnos i povezanost s prirodnim svijetom. Ovo je ključni element stvaranja održivijeg, zdravijeg i pravednijeg svijeta za sve ljude i sve vrste. Stoga smo mislili da bi bilo zabavno zaokružiti nekoliko najistaknutijih primjera.
10 Sjajni primjeri biomimikrije za djecu i učenjake
Biomimikrija, kao što je navedeno, traži inspiraciju u prirodi i prirodnim sustavima, koristeći strategije inspirirane prirodom za poboljšanje dizajna. Kroz prilagodbu i evoluciju, lik provodi milijune godina tražeći izlaz iz problema, završavajući s nekim zapanjujućim inovacijama. Neučinkovitost ne traje sama, a ljudski inženjeri i dizajneri često tamo traže rješenja za suvremene probleme.
Evo nekoliko super cool primjera biomimikrije u znanosti, inženjerstvu i inovacijama na koje je utjecao dizajn inspiriran prirodom za djecu i učenjake.
- Oponašanje kože morskog psa za kupaći kostim
- Vlakovi s mecima inspirirani pticama vodomarima (kao onaj u Disneyju)
- Vjetroturbine po uzoru na grbave kitove
- Bube i samopunjive boce za vodu
- Upijajući šok kao djetlić
- Kamuflaža glavonožaca
- Ventilacijski sustavi inspirirani termitima
- Mlaznice inspirirane pticama
- Čičak i čičak
- Leptirova krila i Sunčeva energija
1. Kupaći kostim koji oponaša kožu morskog psa
Morski psi su jedan od najvećih predatora u morima. Dok su morski psi dobro poznati po svom oštrom njuhu i zubima koji se brzo obnavljaju, nova istraživanja mogu ukazati na kožu ove vrste kao njezino najevolutivnije bogatstvo.
Koža morskog psa prekrivena je bezbrojnim preklapajućim ljuskama poznatim kao "dermalni zubci". Kada su u pokretu, ti dermalni zubci stvaraju zonu niskog tlaka. Ovaj vodeći vrtlog u biti "vuče" morskog psa naprijed i također pomaže u smanjenju otpora. Nepotrebno je reći da postoji mnogo primjena za takav dizajn.
Znanstvenici su ponovili dermalni dentikuli u kupaćim kostimima (koji su danas zabranjeni na velikim natjecanjima) i donjem dijelu čamaca. Kupaći kostimi inspirirani kožom morskog psa dobili su veliku medijsku pozornost tijekom Ljetnih olimpijskih igara 2008. kada su svjetla reflektora obasjala Michaela Phelpsa.
Speedo je notorno ugradio biomimetičku kožu morskog psa u liniju kupaćih kostima za Olimpijske igre 2008. Prema Smithsonianu, 98 posto medalja na Olimpijskim igrama 2008. osvojili su plivači u kupaćim kostimima od kože morskog psa. Od tada je tehnologija zabranjena na olimpijskim natjecanjima.
Slično tome, dok su mnogi vodeni Poznato je da vrste ugošćuju druge morske vrste na svojim tijelima (kao što su barnakuli), morski psi ostaju relativno "čisti", da tako kažemo. Ovi mikroskopski kožni zubci također pomažu morskim psima da se obrane od mikroorganizama kao što su alge i štekavi. Mornarica Sjedinjenih Američkih Država od tada je razvila materijal, poznat kao Sharklet, koji se temelji na ovom uzorku kože kako bi spriječio rast marinaca na brodovima.
2. Vlakovi meci inspirirani pticama vodomarima (kao onaj u Disneyju)
Ptice vodomari imaju specijalizirane kljunove koji im omogućuju da zarone u vodu i love uz minimalno prskanje. Korištenjem ovog novog nosa, sljedeća generacija vlakova serije 500 bila je 10 posto brža, trošila je 15 posto manje električne energije i, što je najvažnije, više nije imala "bum".
Kad su se japanski inženjeri prihvatili zastrašujućeg zadatka nadogradnje svojih brzih vlakova s mecima, njihov je dizajn naišao na jednu nesretnu prepreku. Problem nije bio postići te vlakove na željenoj brzini, već ogromna količina buke koju je stvaralo pomicanje zraka ispred vlakova. Dok su vlakovi ulazili u tunele, vozila su često stvarala glasan udarni val poznat kao "tunelski udar".
Snaga udarnih valova čak je uzrokovala strukturna oštećenja nekoliko tunela. Kako bi smanjili ovaj udar, japanski inženjeri oponašali su kljun ptice Kingfisher koji uzrokuje minimalno prskanje dok ulazi u vodu. Stvaranjem ovog novog oblika nosa, vlakovi su bili 10 posto brži, trošili su 15 posto manje električne energije i, što je najvažnije, više nije bilo "buma".
Ova vrsta inovativnog procesa naziva se umjetna fotosinteza, gdje bionički list stvara vodikovo gorivo iz sunčeve svjetlosti. Ovo se nada da će biti potencijalni globalni energetski proboj razdvajanjem vode pomoću električne energije sunca.
Nema emisija iz ove vrste obnovljivih izvora gorivo
3. Vjetroturbine po uzoru na grbave kitove
Grbavi kit, na primjer, koristi neravne, kvrgave peraje za pogon, što se čini prilično kontraintuitivnim. Ti su kitovi utjecali na nove modele vjetroturbina.
Kitovi, poznati kao najveća riba na svijetu, već dugo plivaju oceanom, a evolucija ih je pretvorila u superučinkovit oblik života. Mogu uroniti stotinama stopa ispod površine i ostati tamo satima. Svoju ogromnu veličinu održavaju hraneći se životinjama manjim od oka, a svoje kretanje pokreću iznimno učinkovitim perajama i repom. To je moguće zahvaljujući prisutnosti grbavog leđa.
Grebeni na prednjim perajama grbavog kita, koji se nazivaju tuberkuli, utječu na to kako voda teče preko peraja. Stvara aerodinamično strujanje u vodi. Kvržice im omogućuju da plivaju velikim brzinama unatoč velikoj veličini.
Mnogi od naših modernih aerodinamičkih dizajna oslanjaju se na prilično osnovna načela. Za postizanje optimalnog podizanja i minimalnog otpora, elegantni rubovi i čiste linije su ključni. Međutim, u cijelom životinjskom carstvu, mnoge vrste su sposobne za izniman uzgon.
Znanstvenici sa Sveučilišta Duke, Sveučilišta West Chester i Američke pomorske akademije otkrili su da izbočine na prednjem rubu kitove peraje znatno povećavaju njezinu učinkovitost, smanjujući otpor za 32 posto i povećavajući uzgon za 8 posto. Ove prilagođene lopatice također pomažu u stvaranju iste količine energije pri 10 milja na sat kao što konvencionalne turbine proizvode pri 17 milja na sat.
Kompanije primjenjuju ovu ideju na lopatice vjetroturbina, ventilatore za hlađenje, krila aviona i propelere.
4. Bube i samopunjive boce za vodu
U ovom trenutku nije tajna: pristup vodi ključan je za sve održiva civilizacije i općenito života na ovoj planeti. Dok neka mjesta na kugli zemaljskoj imaju bogate vodene resurse poput jezera i rijeka, sušnije klime moraju zadovoljiti ograničenu količinu oborina.
Tehnologija izvedena iz bube koja uspijeva u jednom od najsurovijih okruženja na Zemlji mogla bi vrlo dobro pomoći u pokretanju sljedeće generacije čistih skupljanje vode.
Kornjaši (Stenocara beetles) porijeklom iz pustinje Namib preživljavaju suhu i surovu okolinu skupljajući vodu na svojim leđima kao rezultat njihove jedinstvene strukture ljuske. Također su poznati kao "glavni sakupljači vode". Svoja krila usmjeravaju prema oceanskom povjetarcu, a izbočine na njihovim leđima usmjeravaju kapljice vode prema njihovim ustima.
Inženjeri su stvorili bocu za vodu sa sličnim izbočinama koje skupljaju i odbijaju vodu. Ovaj bi projekt mogao pomoći u naporima za očuvanje vode i učiniti vodu lakšom dostupnošću za zajednice u suhim regijama.
Profesionalci koji se bave očuvanjem ili planiranjem zajednice mogu sudjelovati u višestrukim projektima očuvanja vode koji uključuju ovu metodu inženjeringa biomimikrije. Otprilike 22 zemlje diljem svijeta koriste mreže za prikupljanje vode iz zraka, pa bi takvo povećanje učinkovitosti moglo imati veliki utjecaj.
5. Upijajući šok poput djetlića
Djetlići su poznati po svojoj izuzetnoj sposobnosti iskapanja. Stvorenja koriste svoje kljunove za traženje kukaca i stvaranje kutaka za sebe bez ozljeda glave od brzog i snažnog kljucanja.
Dok djetlići buše te rupe, doživljavaju usporavanje od 1200 gravitacijskih sila (Gs) gotovo 22 puta u sekundi. Da to stavimo u perspektivu, teška automobilska nesreća izazvala bi suvozača ekvivalent od 120 Gs.
Istraživanje provedeno korištenjem CT skeniranja na kalifornijskom sveučilištu Berkeley otkrilo je da djetlići imaju četiri strukture dizajnirane da apsorbiraju mehaničke udare. Ptičji polu-elastični kljun, područje "spužvastog koštanog" materijala iza lubanje i cerebrospinalna tekućina rade usklađeno kako bi produžili vrijeme tijekom kojeg se ovaj potres događa i stoga inhibiraju vibracije.
Na temelju ovih struktura, zrakoplovni inženjeri često koriste te strukture za dizajn svemirskih letjelica i crnih kutija u avionima otpornih na meteorite koje mogu apsorbirati više sile prije kvara. Ovaj prirodni dizajn također može pomoći zrakoplovnim i aeronautičkim inženjerima da u budućnosti razviju kvalitetniju tehnologiju.
6. Kamuflaža glavonožaca
Lignje, kao i svi glavonošci, mogu svijetliti (bioluminiscencija), kao i mijenjati boju kože. Ova sposobnost kamuflaže omogućuje im skrivanje od grabežljivaca, dok im bioluminiscencija omogućuje komunikaciju s partnerom i/ili privlačenje partnera. Ovo složeno ponašanje proizvodi mreža specijaliziranih stanica kože i mišića.
Istraživači sa Sveučilišta u Houstonu napravili su sličan uređaj koji je sposoban detektirati svoje okruženje i usporediti ga u samo nekoliko sekundi. Ovaj rani prototip koristi fleksibilnu, pikseliziranu rešetku koja koristi aktuatore, svjetlosne senzore i reflektore. Kako svjetlosni senzori detektiraju promjenu u okolini, signal se šalje odgovarajućoj diodi.
To stvara toplinu u području i termo-kromatska mreža tada mijenja boju. Ova "koža" koju je napravio čovjek mogla bi imati i vojnu i komercijalnu primjenu.
7. Ventilacijski sustavi inspirirani termitima
Termiti često dobiju loš glas zbog svojih destruktivnih svojstava. Međutim, termiti su poznati po stvaranju nekih od najsloženijih ventilacijskih sustava za hlađenje na planetu. Čak i na nekim od najtoplijih mjesta, ovi termitnjaci ostaju iznimno hladni iznutra. Dok se vanjska temperatura vrtoglavo mijenja tijekom dana od niske do visoke temperature, unutrašnjost termitnjaka održava ugodnu temperaturu.
Koristeći zamršenu mrežu namjernih zračnih džepova, humci stvaraju prirodni sustav ventilacije pomoću konvekcije. Ovo je primjer kako građevinski i arhitektonski stručnjaci mogu koristiti prirodne elemente i održivi materijali za povećanje sigurnosti i kvalitete građevinskog projekta u vrućim klimatskim uvjetima.
Na primjer, trgovački centar East Gate u Harareu u Zimbabveu, koji je visok 333,000 četvornih stopa, koristi 90 posto manje energije za grijanje i hlađenje od tradicionalnih zgrada, ima velike dimnjake koji prirodno uvlače hladan zrak noću kako bi snizili temperaturu podne ploče, baš kao i termitnjake.
8. Nadahnuto pticama Jets
Ptice mogu povećati duljinu leta za više od 70 posto pomoću V-oblika. Znanstvenici su otkrili da kada jato poprimi poznatu V-formaciju kada jedna ptica zamahne krilima, stvara malu uzlaznu struju koja podiže pticu iza.
Kako svaka ptica prolazi, dodaju svoju energiju zamahu, pomažući svim pticama da održe let. Rotirajući svoj redoslijed kroz hrpu, rasporedili su napor.
Grupa istraživača sa Sveučilišta Stanford smatra da bi putnički zračni prijevoznici mogli ostvariti uštedu goriva primjenom iste taktike. Tim, predvođen profesorom Ilanom Kroom, predviđa scenarije u kojima se mlažnjaci iz zračnih luka na Zapadnoj obali sastaju i lete u formaciji na putu do svojih odredišta na Istočnoj obali.
Putujući u obliku slova V s avionima koji se izmjenjuju ispred sebe kao što to čine ptice, Kroo i njegovi istraživači smatraju da bi zrakoplovi mogli trošiti 15 posto manje goriva u usporedbi s letovima solo.
9. Čičak i čičak
Velcro je nadaleko poznat primjer biomimikrije. Možda ste kao mladić nosili cipele s čičak trakama, a sigurno se možete radovati nošenju istih cipela u mirovini.
Velcro je izumio švicarski inženjer George de Mestral 1941. nakon što je uklonio brazde sa svog psa i odlučio pobliže pogledati kako rade.
Male kukice koje se nalaze na krajevima igala za čičak inspirirale su ga da stvori sada sveprisutni čičak. Razmislite o tome: bez ovog materijala svijet ne bi poznavao skakanje na čičak, sport u kojem ljudi odjeveni u puna odijela na čičak pokušavaju izbaciti svoja tijela što je moguće više na zid.
10. Krila leptira i solarna energija
Leptir “obična ruža” zagrijava svoje tijelo upijajući sunčevu svjetlost svojim krilima. Proučavajući njegova krila pod elektronskim mikroskopom, istraživači su otkrili rupe u njihovim tijelima koje su raspršivale sunčevu svjetlost i održavale ih toplima.
Pomoću ovog mehanizma istraživači su stvorili tanki silikonski film koji je nalikovao 3D modelu leptirovih krila i primijenili ga na ćeliju solarne energije, poboljšavajući njezin dizajn u cjelini. Ova nova energetska ćelija često može apsorbirati više sunčeve svjetlosti u uvjetima slabijeg osvjetljenja. Korištenjem ove tehnologije u poziciji solarne industrije, inženjeri mogu pomoći zajednicama i lokalnim tvrtkama da povećaju svoje održiva energija korištenje.
Zaključak
Nadam se da će, kako znanstvenici sve više gledaju u prirodni svijet kako bi odgovorili na ljudska pitanja, početi uviđati, sve više i više, da je krajnje pogrešna ideja evolucije nemoguća. Sada je vaš red da stvorite inovaciju temeljenu na nečemu što se nalazi u prirodi! Budite kreativni koliko želite i uz dopuštenje roditelja
Preporuke
- 10 najboljih ekološki prihvatljivih proizvođača kupaćih kostima
. - 8 pristupačnih ekološki prihvatljivih darova za njega
. - Kako domovi mogu biti ekološki prihvatljivi unatoč modernoj estetici
. - 5 načina za vođenje ekološki prihvatljivog poslovanja
. - 10 najvećih učinaka topljenja ledenjaka na okoliš
Ahamefula Ascension je konzultant za nekretnine, analitičar podataka i pisac sadržaja. Osnivač je Hope Ablaze Foundation i diplomirao je upravljanje okolišem na jednom od prestižnih fakulteta u zemlji. Opsjednut je čitanjem, istraživanjem i pisanjem.