Britanski arhitekt Michael Pawlyn meni, da je narava "katalog izdelkov", ki so vsi, je pojasnil v TED Talk, "izkoristili 3, 8 milijarde let raziskovalnega in razvojnega obdobja."
"Glede na to raven naložbe, " nadaljuje, "ga je smiselno uporabiti."
Medtem ko se nova tehnologija včasih lahko počuti čudno, skoraj drugače svetovno, prihodnost inovacij dejansko vključuje raziskovalce, da bolje razumejo naravni svet okoli nas. In izumitelji se lotijo čedalje več biomimikrije ali procesa oblikovanja izdelkov, ki delujejo kot živali in rastline po evoluciji evolucije. Od mantis kozic do čebeljih pljuvačev, inženirji ne puščajo nobenega kamna, da bi prišlo do navdiha.
Tu je pet nedavnih odkritij v naravnem svetu, ki bodo nekega dne lahko privedla do novih izumov.
Kozice Mantis imajo super trd oklep iz mikrostrukture, odporne na udarce.
Kozice Mantis so grozni mali hudiči, ki se ne ustrašijo pred pretepom - tudi s svojo vrsto. Izjemno je, da ga dve kozici iz mantisa lahko izmuzneta in ostaneta neokrnjena. To je zato, ker so težki drobni borci pokriti v super močni oklepi po hrbtu. Oklepi, imenovani telsoni, izgledajo in delujejo podobno kot ščiti, ki se prekrivajo, ko se spuščajo po raku.
Raziskovalci s kalifornijske univerze Riverside so preučevali strukturo in mehaniko teh telsonov in ugotovili, da je ključ do njihove žilavosti v obliki spiralnih odrov pod vsakim ščitom. V nedavni študiji v reviji Advanced Functional Materials inženirji in njihovi sodelavci pojasnjujejo, da helikoidna struktura preprečuje, da bi se razpoke razraščale in omili vpliv močnega udarca. Podobno zvita arhitektura je znana v kremplju kozice, ki se uporablja za nanašanje udarcev ob kakršnih koli grožnjah njenemu ozemlju. Kozice so očitno razvile popoln oklep.
Nekega dne bomo morda videli tovrstno mikrostrukturo, odporno na udarce, ki so jo raziskovalci patentirali leta 2016, in sicer v športni opremi, karoserijskih oklepih za policijo in vojsko, brezpilotnih vozilih, lopaticah vetrnih turbin, vesoljskih materialih, avtomobilih, vojaških vozilih, letalih, helikopterjih, koles in morskih plovil. V bistvu David Kisailus, profesor kemijskega in okoljskega inženiringa na kalifornijski univerzi v Riversideu in avtor študije, v e-poštnem sporočilu za revijo Smithsonian razloži: "Kjer koli je manjša teža, je bistvenega pomena, vendar sta potrebna žilavost in trdnost."
Kisailus meni, da bo ugotovitev v kratkem najbolj vplivala na športne izdelke, saj je čas za trženje izdelkov, kot so čelade in ščitniki za golen, krajši, kot je to pri nekaj podobnih komercialnih letalih. Raziskovalci so izdelali prototipno čelado za gradbeno uporabo in tudi za nogomet. Toda Kisailus dodaja: "Dolgoročno mislim, da bo večji, večji svetovni vpliv na prevoz, saj bo zmanjšana teža z večjo močjo zmanjšala porabo goriva in izpuste."
Semena maslačkov razkrivajo novo odkrito obliko naravnega leta.
Oblika beženja, ki je še nismo videli, je bila razkrita v študiji maslačkov. (Cathal Cummins) Način, kako semena drevesa brez težav odplaknejo v vetru in ujamejo bleščečo sončno svetlobo, ko padejo na tla, ima določeno poenostavljeno lepoto, ki bi jo bilo težko prevzeti. Toda, kot so raziskovalci ugotovili lansko jesen, je nevidna pot, ki jo pusti njeno občutljivo padalo s padalom, še bolj čudovita - in preučevanje tega bi lahko privedlo do res kul napredka pri letenju z brezpilotnimi letali in spremljanju onesnaževanja zraka.
Raziskovalci so vedeli, da je mehanizem, ki je tako brez napora nosil seme, njegova občutljiva krošnja slonovinskih vlaken, ki nekako spominja na metlo iz dimnika. Samo niso bili prepričani, kako natančno je delovala ta padala, saj so v paketu semena maslačkov večinoma sestavljeni iz praznega prostora. Tako so znanstveniki z univerze v Edinburghu ustvarili vetrovnik, s katerim so preizkusili semena in pri tem odkrili "nov razred obnašanja tekočine", poroča James Gorman za New York Times . Zrak teče skozi nitke in za seboj pušča vrtinčasto sled zraka ali tako imenovanega ločenega vrtinčnega obroča. Obroček poveča vlečenje semena, kar ustvari let štirikrat učinkovitejšega od letenja običajnega padala.
Raziskovalci, ki so to ugotovitev razložili v študiji, objavljeni v Natureu, upajo, da bodo inženirji navdihnili, da bi izumili drobne samohodne drone, ki bi za letenje potrebovali malo ali nič porabe energije.
"Snop ščetin, ki jih je ustvaril človek, je mogoče uporabiti za lebdenje po zraku in namesto semen nositi nekaj takega, kot so kamere ali senzorji, " pravi Naomi Nakayama, biologinja z univerze v Edinburghu in avtorica študije e-poštno sporočilo Smithsonianu . "Tako kot perut lahko dolgo časa ostanejo na plaži in lahko spremljajo in beležijo kakovost zraka, smer vetra ali hitrost in morda nekatere človeške dejavnosti, ne da bi ljudje opazili, da so tam okoli, ker so tako majhni."
Mako morski psi so hitri zaradi svoje prožne lestvice.
To je fotografija kratkodlakih lupin makosa, ki vsaka meri približno 0, 2 milimetra. Sprednja vrsta tehtnic je bila ročno krtačena do največjega kota okoli 50 stopinj. (Phil Motta na Univerzi v Južni Floridi) Morski psi so hitro čudaški, zato jih včasih imenujejo morski gepardi. Lahko dosežejo do 70 do 80 milj na uro. Toda kako pridejo tako hitro? Odgovor se skriva z drobnimi luskami na boku in plavutih. A natanko to, kako njihova gladka koža pomaga pri njihovi hitrosti, še posebej zanima letalske inženirje, ki jih financirajo Boeing in ameriška vojska, ki želijo oblikovati nov material za zmanjšanje povleka in povečanje okretnosti zrakoplovov, piše v sporočilu Ameriškega fizikalnega društva .
Prožne tehtnice na boku in plavutih makojevih morskih psov so dolge le petino milimetra. Če bi morskega psa ljubili kot mačko, od glave do repa ( Opomba urednika: Tega ne svetujemo .), Bi njegove luske izgledale gladko. Če pa bi roko vodili v nasprotno smer, bi se koža počutila bolj kot brusni papir, pri čemer bi se tehtnica upognila nazaj do največ 50-stopinjskega kota, odvisno od lokacije telesa, z najbolj prilagodljivimi tehtnicami za škrgami. Glede na sporočilo za javnost prilagodljivost tehtnic ohranja tok, ki se premika naprej blizu kože, kar preprečuje, kar se imenuje "ločitev pretoka".
Ločevanje toka je tudi sovražnik številka ena, ko gre za letala. Koncept je enostavno pokazati, če roko drgnete skozi pomično okno avtomobila z dlanjo, obrnjeno proti vetru. Dlan je pod večjim pritiskom kot zadnji del vaše roke in tako se roka potisne nazaj. To se zgodi, ker se pretok zraka loči ob straneh roke in ustvari območje z nizkim tlakom ali se zbudi za roko. Kljub temu se ločitev toka še vedno lahko zgodi na bolj rahlem telesu, kot je morski pes. Tukaj pridejo tehtnice: pomagajo nadzirati pretok, s čimer zmanjšajo vleko in pustijo živali, da plavajo hitreje in z večjo manevrirnostjo.
"Špekuliramo, da bi lahko v nekem trenutku izdelali trak, ki bi ga lahko strateško uporabili na površinah zrakoplovov, kot so rezila rotorja helikopterja, krila ali določena mesta na trupu, kjer se dogaja ločitev pretoka in povzroči povečanje povleka ali zmanjšanja učinkovitosti oz. Manevriranje, "pravi Amy Lang, letalska inženirka z univerze v Alabami, ki je delo predstavila na skupščini March Physical Society March v Bostonu v elektronskem sporočilu Smithsonianu .
Lang je leta 2014 dobila patent, za katerega pravi, da je "temeljil na zgodnjih konceptih o delovanju kože morskega psa in kako bi to lahko uporabili na inženirski površini." S svojo ekipo izdeluje 3D natisnjene modele kože makoje morskega psa in upanje pridobiti več rezultatov, če jih v naslednjem letu preizkusimo v vetrovnih in vodnih tunelih. "Upamo, da bomo v sodelovanju z industrijo vložili posodobljen patent, saj je umetna površina razvita za resnične aplikacije, " doda.
Čebele kombinirajo pljuvalno in cvetno olje, da naredijo lepilo.
Medonosne čebele letijo od rože do rože in pobirajo cvetni prah na svojem telesu, da se odpeljejo nazaj v panj. Kaj pa, če vas moti presenečen poletni dežni tuš? Nikoli se ne bojite, čebele imajo za to rešitev: lepljiva gnojevka iz njihovega izpljunka in olja iz cvetov, ki cvetni prah spremeni v vodoodporne pelete. Znanost, ki stoji za to gooey kombinacijo, lahko celo navdihuje visokotehnološka lepila, ki se držijo, ko jih želite, in jih po potrebi tudi sprostite.
"Želeli smo vedeti, če lahko cvetni prah ostane tako trdno pritrjen na zadnjih čebeljih nogah, kako ga čebele uspejo odstraniti, ko se vrnejo v panj, " je dejal Carson Meredith, inženir podjetja Georgia Tech in glavni avtor knjige študija, objavljena v reviji Nature Communications marca, v sporočilu za javnost.
V bistvu deluje tako: Čebelji pljunek je na začetku nekoliko lepljiv zaradi nektarja, ki ga pijejo. Izpljun pokriva cvetni prah, ko ga čebele nabirajo. Nato olja iz cvetov premažejo špricasti cvetni prah. Ta tehnika plastenja je popolna krema za odganjanje nepričakovane vlage.
"Deluje podobno kot plast olja za kuhanje, ki pokriva bazen sirupa, " je v izjavi dejala Meredith. "Olje loči sirup od zraka in močno upočasni sušenje."
Hitrost je tudi ključni dejavnik, kot se zdi. To se nanaša na tako imenovani odziv, ki je občutljiv na hitrost, kar pomeni, "da hitrejša kot je sila, ki jo poskuša odstraniti, bolj se bo upirala, " piše v sporočilu za javnost. Ko torej čebele uporabljajo usklajene, počasne premike s svojimi zadnjimi nogami, da odstranijo pelodne kroglice, se zlahka odlepijo. Če pa padavinska kapljica, ki pada, pada z eno od kroglic, se lepi bolj intenzivno.
Uporaba takšnega lepila se zelo razlikuje. Meredith v e-poštnem sporočilu za revijo Smithsonian pojasnjuje, da bi biopsipirano lepilo uspevalo na področjih, kjer trdnost ni glavna prednostna naloga, ampak "kjer mora biti oprijem prilagodljiv, prilagodljiv, odziven na dražljaje ali povezan z drugimi lastnostmi, kot so užitnost, biokompatibilnost oz. odpornost proti vlagi. "
Sodeluje tako z zdravstvenimi kot kozmetičnimi podjetji. (Če ste kdaj ugotovili, da odstranjujete trdovratno vodoodporno ličenje, razumete povpraševanje po rešitvi.) "Na teh poljih si človek pogosto želi oprijema, ki lahko v določenih okoliščinah drži površine skupaj, vendar jih lahko sprosti na zahtevo ali ko določeni pogoji (hitrost, sila, vlaga) so preseženi, "pojasnjuje. "To vključuje sposobnost prenosa majhnih delcev z enega mesta na drugega, kot pri nanašanju ali dostavljanju drog določenemu tkivu v telesu."
To še ni vse: ti pelodi peleti so naravno užitni, zato jih je mogoče uporabiti tudi v hrani, morda za "okrasne predmete na torti ali sladici ali za lepljenje delcev, ki vsebujejo aditive za živila za okus, hranila, konzervanse, barvo itd., «Razloži Meredith.
Mačke so zaradi votlih papiloma na jezikih strokovno urejene.
(Elke Schroeder / EyeEm / Getty Images) Mačke preživijo precej velik del svojega časa, da se ližejo. Izkazalo se je, da se je njihov jezik razvil za največjo učinkovitost negovanja - in nam lahko dejansko pomagajo pri boljših krtačah za lase ali celo navdih za napredek v mehki robotiki in novih vrstah čistilne tehnike.
Mačji klasično brusni jezik je prekrit s kotnimi trni, imenovanimi papile, ki so narejeni iz keratina ali enake trde stvari naših nohtov. To je tisti del jezika, ki so ga raziskovalci z Georgia Institute of Technology zanimali, da bi ugotovili, kako natančno razporeja vlago po mačjem krznu.
Izkazalo se je, da papile v resnici niso bodičaste ali stožčaste, kot so bile pretekle raziskave. Kot so inženirji inštituta Georgia Institute of Technology opisali v študiji Proceedings of the National Academy of Sciences, so v obliki zajemalca z dvema votlama konca. Ta oblika ustvarja površinsko napetost, ki zaklepa kapljice sline, dokler ni čas za čiščenje, je ugotovila ekipa. In ti jeziki lahko zadržijo veliko tekočine. Ko je ekipa na preizkus postavila mačje jezike - podarila posmrtno maternico, so ugotovili, da lahko vsaka papila zadrži približno 4, 1 miklitra vode, toda čez jezik, ki zadostuje, da v živalsko krzno porazdeli približno petino skodelice vode na dan, poroča National Geographic .
Papile napadajo tudi vozel iz štirih različnih smeri - kot nalašč za učinkovito odnašanje. Raziskovalci so celo ustvarili čopič za krmarjenje z jeziki (TIGR) z uporabo 3D modelov mačjih jezikov. Prosili so za patent za krtačo, ki bi ga lahko uporabili za nanašanje zdravil ali distribucijo šamponov in balzami, ki puščajo, v krznu hišnih ljubljenčkov, da bi zmanjšali alergene.
In ekipa predvideva druge prijave. "Edinstveno obliko hrbtenice bi lahko uporabili v mehko robotiko, da bi olajšali oprijem - prejšnje študije so pokazale, da se mikro trnki odlično prilegajo poroznim, trdim površinam, " pravi Alexis Noel, inženir raziskovanja v Georgia Tech Research Institute in avtor študije, v e-poštnem sporočilu. Morda je celo nov način nanašanja maskare, doda.
