Милиони година еволуције обликовали су свет око нас и створили многе невероватне ствари. Биомимикрија је када посматрамо неку особину у природи и копирамо је или њене делове за људску технологију и дизајн. Бројни су одлични примери биомимикрије на делу.
Биомимикрија се тиче многих сектора људске активности. У распону од медицине до истраживања, индустрије, привреде, архитектуре, урбаног планирања, пољопривреде и менаџмента. Ова листа није коначна јер је биомимикрија, пре свега, питање како приступамо овим областима стручности. Стога се може применити мање-више директно на све секторе.
Концепт биомимикрије заснива се на кључној идеји: природа увек функционише на принципима економичности и ефикасности, а да притом не ствара отпад. Сећате се Лавоарове речи „ништа се не губи, ништа се не ствара, све се трансформише“? То је идеја. Без обзира на област примене, биомиметичка филозофија је део глобалне стратегије одговорног и одрживог развоја која има за циљ да уравнотежи начин на који се користе ресурси планете.
Шта је биомимикрија?
Биомимикрија, (као што назив имплицира, имитација живих бића) има за циљ да добије инспирацију из природне селекције и решења која је усвојила природа и преведе принципе у људски инжењеринг. То је метод за креирање решења за људске изазове опонашањем дизајна и идеја које се налазе у природи. Користи се свуда: у зградама, возилима, па чак и материјалима.
Биомимикрија као приступ је прелепо путовање у оно што можемо да научимо од природе, и у том процесу јачамо наш однос и везу са природним светом. Ово је витални елемент стварања одрживијег, здравијег и праведнијег света за све људе и све врсте. Зато смо мислили да би било забавно сабрати неколико најзапаженијих примера.
10 Сјајни примери биомимикрије за децу и научнике
Биомимикрија, како је наведено, тражи инспирацију у природи и природним системима, користећи стратегије инспирисане природом за побољшање дизајна. Кроз адаптацију и еволуцију, лик проводи милионе година покушавајући да се извуче из проблема, завршавајући са неким запањујућим иновацијама. Неефикасност не траје сама, а људски инжењери и дизајнери често тамо траже решења за модерне проблеме.
Ево неколико супер кул примера биомимикрије у науци, инжењерству и иновацијама на које је утицао дизајн инспирисан природом за децу и научнике.
- Имитација ајкуле за купаћи костим
- Возови са мецима инспирисани птицама Кингфисхер-а (попут оног у Дизнију)
- Ветротурбине по узору на грбаве китове
- Бубе и боце за воду које се саме пуне
- Упијајуће шок као детлић
- Камуфлажа главоножаца
- Вентилациони системи инспирисани термитима
- Јетови инспирисани птицама
- Бурр и Велцро
- Крила лептира и соларна енергија
1. Кожа ајкуле која опонаша купаћи костим
Ајкуле су једни од највећих морских предатора. Док су ајкуле добро познате по свом акутном чулу мириса и зубима који се брзо регенеришу, нова истраживања могу указати на кожу ове врсте као њену најеволутивнију нишу.
Кожа ајкуле је прекривена безбројним преклапајућим љускама познатим као „дермални зубићи“. Када су у покрету, ови дермални зубићи стварају зону ниског притиска. Овај вртлог на предњој ивици у суштини „вуче“ ајкулу напред и такође помаже да се смањи отпор. Непотребно је рећи да постоји много апликација за такав дизајн.
Научници су реплицирали дермалне дентикле у купаћим костимима (који су сада забрањени на великим такмичењима) и дну чамаца. Купаћи костими инспирисани ајкулином кожом привукли су велику медијску пажњу током Летњих олимпијских игара 2008. године када је у центру пажње био Мајкл Фелпс.
Спеедо је ноторно уградио биомиметичку кожу ајкуле у линију купаћих костима за Олимпијске игре 2008. Према Смитхсониан-у, 98 одсто медаља на Олимпијским играма 2008. освојили су пливачи који су носили купаће костиме од коже ајкуле. Од тада је технологија забрањена на олимпијским такмичењима.
Слично томе, иако је познато да многе водене врсте на својим телима имају друге морске врсте (као што су шкољке), ајкуле остају релативно „чисте“, такорећи. Ови микроскопски кожни зубићи такође помажу ајкулама да се одбране од микроорганизама као што су алге и шкољке. Америчка морнарица је од тада развила материјал, познат као Шарклет, заснован на овом узорку коже како би помогла у спречавању раста морских организми на бродовима.
2. Буллет Траинс инспирисани птицама Кингфисхер-а (попут оног у Дизнију)
Птице водењака имају специјализоване кљунове који им омогућавају да зароне у воду да лове уз минимално прскање. Користећи овај нови нос, следећа генерација возова серије 500 била је 10 процената бржа, трошила је 15 процената мање електричне енергије и, што је најважније, више није имала „бум“.
Када су јапански инжењери преузели застрашујући задатак надоградње својих брзих возова метака, њихов дизајн је наишао на једну несрећну препреку. Проблем није био у довођењу ових возова до жељене брзине, већ у огромној количини буке коју ствара померање ваздуха испред возова. Док су возови улазили у тунеле, возила су често направила снажан ударни талас познат као „бум тунела“.
Снага ударних таласа је чак изазвала структурно оштећење неколико тунела. Да би минимизирали овај бум, јапански инжењери су опонашали кљун птице Кингфисхер који изазива минимално прскање док улази у воде. Стварајући овај нови облик носа, возови су били 10 процената бржи, трошили 15 процената мање струје и, што је најважније, више није било „бума“.
Ова врста иновативног процеса назива се вештачка фотосинтеза, где бионички лист ствара водонично гориво из сунчеве светлости. Ово се нада да ће бити потенцијални глобални енергетски пробој цепањем воде коришћењем електричне енергије из сунца.
Нема емисија из ове врсте обновљивог горива
3. Ветротурбине по узору на грбаве китове
Грбави кит, на пример, за погон користи квргава пераја, што изгледа прилично контраинтуитивно. Ови китови су утицали на нове моделе ветротурбина.
Китови, познати као највеће рибе на свету, већ дуго пливају око океана, а еволуција их је створила у суперефикасан облик живота. Они могу заронити стотине стопа испод површине и остати тамо сатима. Они одржавају своју огромну величину тако што се хране животињама мањим него што око може да види, а своје кретање покрећу изузетно ефикасним перајима и репом. Ово је омогућено због присуства његове грбаве.
Гребени на предњим перајима грбавог кита, звани туберкули, утичу на то како вода тече преко пераја. Ствара аеродинамички ток у води. Туберкули им омогућавају да пливају великом брзином упркос њиховој великој величини.
Многи наши модерни аеродинамички дизајни ослањају се на прилично основне принципе. За постизање оптималног подизања и минималног отпора, кључне су углађене ивице и чисте линије. Међутим, у целом животињском царству, многе врсте су способне за изузетан пораст.
Научници са Универзитета Дјук, Универзитета Вест Честер и Поморске академије САД открили су да избочине на предњој ивици пераја кита увелико повећавају његову ефикасност, смањујући отпор за 32 процента и повећавајући подизање за 8 процената. Ове прилагођене лопатице такође помажу у генерисању исте количине снаге при 10 миља на сат као што конвенционалне турбине генеришу при 17 миља на сат.
Компаније примењују идеју на лопатице ветротурбина, вентилаторе за хлађење, крила авиона и пропелере.
4. Бубе и самопуњајуће боце за воду
Није тајна у овом тренутку: приступ води је кључан за сваку одрживу цивилизацију и живот на овој планети уопште. Док нека места на свету имају обилне водне ресурсе попут језера и река, сушније климе морају се задовољити ограниченим падавинама.
Технологија добијена од бубе која успева у једном од најсуровијих окружења на Земљи могла би помоћи у покретању следеће генерације сакупљања чисте воде.
Бубе (стенокара) које потичу из пустиње Намиб преживљавају суво и сурово окружење сакупљајући воду на својим леђима као резултат свог јединственог дизајна шкољке. Они су такође познати као „главни сакупљачи воде“. Своја крила усмеравају ка поветарцу океана, а избочине на њиховим леђима воде капљице воде ка њиховим устима.
Инжењери су направили боцу за воду са сличним избочинама које сакупљају и одбијају воду. Овај пројекат би могао помоћи у напорима за очување воде и учинити воду лакшом доступном за заједнице у сушним регионима.
Професионалци у професијама за очување или планирање заједнице могу учествовати у вишеструким пројектима очувања воде који укључују овај биомимикријски инжењерски метод. Око 22 земље широм света користе мреже за прикупљање воде из ваздуха, тако да би такво повећање ефикасности могло имати велики утицај.
5. Апсорбујући шок као детлић
Детлићи су познати по изузетном капацитету ископавања. Створења користе своје кљунове да траже инсекте, а такође и да себи створе кутке без повреда главе од брзог и снажног кљуцања.
Док детлићи буше ове рупе, доживљавају успоравање од 1200 гравитационих повлачења (Гс) скоро 22 пута у секунди. Да то ставимо у перспективу, тешка саобраћајна несрећа би испоручила путнику еквивалент од 120 Гс.
Истраживање спроведено коришћењем ЦТ скенирања на Универзитету Калифорније у Берклију открило је да детлићи имају четири структуре дизајниране да апсорбују механички удар. Птичији полуеластични кљун, део материјала од „сунђерастог коштаног“ материјала иза лобање и цереброспинална течност раде унисоно како би продужили време током којег долази до овог потреса и стога инхибирају вибрације.
На основу ових структура, ваздухопловни инжењери често користе ове структуре за дизајнирање свемирских летелица отпорних на метеорите и црних кутија за авионе које могу да апсорбују више силе пре него што се покваре. Овај природни дизајн такође може помоћи инжењерима авиона и аеронаутике да развију квалитетнију технологију у будућности.
6. Камуфлажа главоножаца
Лигње, као и сви главоношци, способне су да сијају (биолуминисценцију) као и да мењају боју коже. Овај камуфлажни капацитет их чини да се сакрију од предатора, док им биолуминисценција омогућава да комуницирају са и/или привлаче партнера. Ово сложено понашање производи мрежа специјализованих ћелија коже и мишића.
Истраживачи са Универзитета у Хјустону направили су сличан уређај који је способан да детектује околину и упореди их у само неколико секунди. Овај рани прототип користи флексибилну, пиксилизовану мрежу која користи актуаторе, светлосне сензоре и рефлекторе. Како светлосни сензори детектују промену у окружењу, сигнал се шаље одговарајућој диоди.
Ово ствара топлоту у области и термохроматска мрежа затим мења боју. Ова вештачка „кожа“ могла би да има и војну и комерцијалну примену у будућности.
7. Системи за вентилацију инспирисани термитима
Термити често добијају лошу репутацију због својих деструктивних својстава. Међутим, термити су злогласни по стварању неких од најсложенијих вентилационих система за хлађење на планети. Чак и на неким од најтоплијих места, ови термитски хумци остају изузетно хладни унутра. Док се спољашња температура током дана дивље колеба од ниске до високе, унутрашњост јазбине термита одржава се стабилно на пријатној температури.
Користећи сложену мрежу намерних ваздушних џепова, хумке стварају природни систем вентилације користећи конвекцију. Ово је пример како грађевински и архитектонски стручњаци могу да користе природне елементе и одрживе материјале како би побољшали безбедност и квалитет грађевинског пројекта у врућим климатским условима.
На пример, тржни центар Еаст Гате у Харареу у Зимбабвеу, који је висок 333,000 квадратних стопа, користи 90 одсто мање енергије за грејање и хлађење од традиционалних зграда, има велике димњаке који природно увлаче хладан ваздух ноћу како би снизили температуру подне плоче, баш као јазбина термита.
8. Бирдс-Инспиред Млазнице
Птице могу повећати даљину свог лета за више од 70 процената употребом В-облика. Научници су открили да када јато поприми познату В-формацију када једна птица замахне крилима, оно ствара малу узлазну струју која подиже птицу иза.
Како свака птица пролази, они додају своју енергију удару, помажући свим птицама да одрже лет. Ротирајући свој ред кроз гомилу, они рашире напор.
Група истраживача са Универзитета Станфорд сматра да би путничке авио-компаније могле да остваре уштеду горива узимајући исту тактику. Тим, предвођен професором Иланом Кроом, предвиђа сценарије у којима се авиони са аеродрома на Западној обали састају и лете у формацији на путу до својих дестинација на источној обали.
Путујући у облику слова В са авионима који се смењују испред као што то раде птице, Кроо и његови истраживачи мисле да би авиони могли да троше 15 одсто мање горива у поређењу са соло летењем.
9. Бурр и Велцро
Велцро је надалеко познат пример биомимикрије. Можда сте као младић носили ципеле са чичак тракама и сигурно се можете радовати што ћете носити исту врсту ципела у пензији.
Чичак је изумео швајцарски инжењер Џорџ де Местрал 1941. године након што је уклонио бразде са свог пса и одлучио да изблиза погледа како функционишу.
Мале куке пронађене на крајевима игала за чичак инспирисале су га да створи сада свеприсутни чичак. Размислите о томе: без овог материјала, свет не би познавао чичак скакање спорт у којем људи обучени у пуна одела чичак траке покушавају да баце своја тела што је више могуће на зид.
10. Крила лептира и соларна енергија
Лептир „обична ружа“ загрева своје тело тако што крилима упија сунчеву светлост. Проучавајући његова крила под електронским микроскопом, истраживачи су открили рупе у њиховим телима које су распршивале сунчеву светлост и одржавале их топлим.
Овим механизмом, истраживачи су створили танки силицијумски филм који је личио на 3Д модел крила лептира и применили га на соларну ћелију, побољшавајући њен дизајн у целини. Ова нова енергетска ћелија често би могла да апсорбује више сунчеве светлости у условима слабијег осветљења. Коришћењем ове технологије у соларној индустрији, инжењери могу помоћи заједницама и локалним предузећима да повећају своју потрошњу одрживе енергије.
Закључак
Надам се да, како научници више гледају у свет природе да би одговорили на људска питања, све више и више почињу да увиђају да је озбиљно погрешна идеја еволуције немогућа. Сада је ваш ред да креирате иновацију засновану на нечему што се налази у природи! Будите креативни колико желите и уз дозволу родитеља