5 Primeri biomimetične tehnologije

Znanstveniki iščejo naravo za reševanje tehničnih težav

Sčasoma je oblikovanje izdelkov postalo bolj izpopolnjeno; modeli iz preteklosti se pogosto zdijo surovejši in manj koristni kot današnji. Ker naše znanje o oblikovanju postaja bolj dovršeno, so znanstveniki in oblikovalci pogledali na naravo in njene številne elegantne, prefinjene prilagoditve za vodenje pri nadaljnjem izboljševanju našega znanja. Ta uporaba narave kot navdih za človeško tehnologijo imenujemo biomimetika ali biomimikrija. Tukaj je pet primerov tehnologij, ki jih danes uporabljamo in jih je navdihnila narava.

Velcro

Eden od starejših primerov oblikovalca, ki uporablja naravo za navdih izdelka, je Velcro. Leta 1941 je švicarski inženir George de Mestral opazil strukturo rogov, potem ko je po sprehodu poiskal številne stroje, ki so bili privezani psu. Opazil je majhne kaveljaste strukture na površini britja, ki so mu omogočili, da se pripnejo mimoidočim. Po preizkusu in napakah je de Mestral končno patentiral dizajn, ki je postal zelo priljubljen čevelj in oblačilo, ki temelji na kavelj in zanko strukturo. Velcro je primer biomimikrije, preden je biomimikrija imela celo ime; uporaba narave za oblikovanje navdiha je dolgotrajen trend.

Nevronske mreže

Neuronske mreže se običajno nanašajo na modele računalništva, ki zbirajo navdih iz nevronskih povezav v možganih. Računalniški znanstveniki so zgradili nevronske mreže z ustvarjanjem posameznih procesnih enot, ki opravljajo temeljne operacije, ki posnemajo delovanje nevronov. Omrežje je zasnovano s povezavami med temi procesnimi enotami, podobno kot se povezujejo nevroni v možganih. Z uporabo tega modela računalništva so znanstveniki ustvarili zelo prilagodljive in prilagodljive programe, ki na različne načine povezujejo različne funkcije. Večina aplikacij nevronskih mrež je do sedaj eksperimentalna, vendar so bili doseženi obetavni rezultati za naloge, ki zahtevajo, da se programi naučijo in prilagajajo, na primer pri prepoznavanju in diagnosticiranju oblik raka.

Pogon

Obstajajo številni primeri inženirjev, ki uporabljajo naravo za vodenje učinkovite metode pogona. Mnogi zgodnji primeri ljudi, ki poskušajo posnemati ptičje letenje, so se srečali z omejenim uspehom. Vendar pa so nedavne novosti prinesle modele, kot so obleke za letenje s plavajoćo seboj, ki omogoćajo vodoravno premikanje padalnikov in skakalcev z neverjetno ućinkovitostjo. Nedavni eksperimenti so odkrili tudi učinkovitosti porabe goriva v zračnem prometu z ureditvijo ravnin v formaciji V, ki posnemajo migracijo ptic.

Zračni promet ni edini upravičenec za biomimikrijo, inženirji so v naravi uporabljali vodni pogon kot smernice za načrtovanje. Družba BioPower Systems je razvila sistem za izkoriščanje plimovanja z uporabo nihajočih plavutic, ki jih navdihuje učinkovit pogon velikih rib, kot so morski psi in tuna.

Površine

Naravni izbor pogosto oblikuje površine organizmov na zanimive načine, da jih prilagodi okolju, kjer prebivajo. Oblikovalci so se lotili teh prilagoditev in iskali nove uporabe za njih. Ugotovljeno je bilo, da so Lotusove rastline zelo prilagojene vodnemu okolju. Njihovi listi imajo voskast premaz, ki odbija vodo in cvetovi imajo mikroskopske luskavne strukture, ki preprečujejo nečistoče in prah. Številni oblikovalci uporabljajo lastnosti lotosa za "samočiščenje", da ustvarijo trajne izdelke. Eno podjetje je te lastnosti uporabilo za ustvarjanje barve z mikroskopsko teksturirano površino, ki bo pomagala odganjati umazanijo od zunaj zgradb.

Nanotehnologija

Nanotehnologija se nanaša na oblikovanje in ustvarjanje predmetov na atomski ali molekularni ravni. Ker ljudje ne delujejo v teh lestvicah, smo pogosto po naravi usmerjali navodila, kako graditi stvari v tem majhnem svetu. Tobačni mozaični virus (TMV) je majhen cevast delec, ki je bil uporabljen kot gradbeni blok za ustvarjanje večjih nanocevk in vlaknatih materialov. Virusi imajo prožne strukture in lahko pogosto zdržijo širok razpon pH in temperature. Nanožice in nanocevke, zasnovane na zasnovah virusov, lahko potencialno služijo kot sistemi za dostavo zdravil, ki lahko prenesejo ekstremna okolja.