Britanski arhitekt Michael Pawlyn smatra prirodu "katalogom proizvoda", od kojih su svi, objašnjava on u TED Talk-u, "imali koristi od razdoblja istraživanja i razvoja od 3, 8 milijardi godina."
"S obzirom na tu razinu ulaganja", nastavlja on, "ima smisla koristiti."
Iako se nova tehnologija ponekad može osjećati čudno, gotovo drugosvjetski, budućnost inovacija zapravo uključuje istraživače da bolje razumiju prirodni svijet oko nas. I izumitelji pristupaju sve većem obimu biomimikrije ili procesa dizajniranja proizvoda tako da djeluju kao životinje i biljke nakon evolucije evolucije. Od mantisa škampi do pčelinje pljuvačke, inženjeri ne ostavljaju kamen neuređenim kada je riječ o inspiraciji.
Evo pet nedavnih otkrića u prirodnom svijetu koja bi jednog dana mogla dovesti do novih izuma.
Mantisove škampe imaju super tvrd oklop izrađen od mikrostrukture otporne na udarce.
Mantis-škampi su fejst mali vragovi koji se ne odustaju od borbe - čak ni vlastitom vrstom. Iznenađujuće je da dvije kozice od mantisa mogu ugasiti i nakon toga ostati neoštećene. To je zato što su kruti borci prekriveni super jakim oklopom niz leđa. Oklop, nazvan telsoni, izgleda i djeluje poput oklopa, preklapajući se dok se spuštaju niz rak.
Istraživači sa Sveučilišta u Kaliforniji, Riverside proučavali su strukturu i mehaniku ovih telsona i otkrili da je ključ njihove žilavosti ključ u obliku spiralnog skela ispod svakog štita. U nedavnoj studiji u časopisu Advanced Functional Materials, inženjeri i njihovi kolege objasnili su da helikoidna struktura sprječava rast pukotina i ublažava udar snažnog pogotka. Poznata je slična iskrivljena arhitektura u kandži škampi, koja se koristi za nanošenje udara bilo kojim prijetnjama na njen teritorij. Kozice su jasno razvile savršen oklop.
Jednog dana mogli bismo vidjeti ovakvu mikrostrukturu otpornu na udarce, koju su istraživači patentirali 2016. godine, u sportskoj opremi, karoseriji za policiju i vojsku, bespilotnim letjelicama, oštricama vjetrenjača, zrakoplovnim materijalima, automobilima, vojnim vozilima, zrakoplovima, helikopterima, bicikli i morski brodovi. U osnovi, David Kisailus, profesor kemijskog i ekološkog inženjerstva na Sveučilištu Kalifornija u Riversideu i autor studije, objašnjava u e-poruci časopisu Smithsonian, "Bilo gdje smanjena težina je kritična, ali potrebna je žilavost i snaga."
Kisailus smatra da će u dogledno vrijeme taj nalaz imati najveći utjecaj na sportsku robu, jer je vrijeme za prodaju proizvoda poput kaciga i štitnika za potkoljenice kraće nego što je to slučaj s komercijalnim zrakoplovima. Istraživači su napravili prototip kacigu za potrebe gradnje, kao i za nogomet. Ali, dodaje Kisailus, „dugoročno mislim da će veći, globalniji utjecaj imati na transport, jer će smanjena težina s većom snagom smanjiti potrošnju goriva i emisije“.
Sjeme maslačaka otkriva novootkriveni oblik prirodnog leta.
Oblik bijega koji ranije nije viđen otkriven je u studiji maslačaka. (Cathal Cummins) Način na koji sjeme maslačka bez napora lebdi na vjetru, hvatajući blistavu sunčevu svjetlost dok padaju na tlo, ima određenu pojednostavljivu ljepotu koju bi bilo teško svladati. No, kako su istraživači otkrili prošle jeseni, nevidljivi put koji njeni nježni krhotina padobrana ostavlja iza sebe je još čudesniji - i proučavanje toga moglo bi dovesti do stvarno cool napretka u letu leta dronova i praćenju zagađenja zraka.
Istraživači su znali da je mehanizam koji tako lako nanosi sjeme njegova osjetljiva krošnja vlasi slonovače, koja nalikuju metli za čišćenje dimnjaka. Oni jednostavno nisu bili sigurni kako točno funkcionira ova papučica poput padobrana s obzirom na to da se snop sjemenki maslačka uglavnom sastoji od praznog prostora. Znači, znanstvenici sa Sveučilišta u Edinburghu stvorili su tunel za vjetar kako bi testirali sjeme na test i time učinili otkrivanje "nove klase ponašanja s tekućinom", izvještava James Gorman za New York Times . Zrak struji kroz niti i ostavlja za sobom zavojit trag zraka ili ono što se naziva izdvojeni vrtložni prsten. Prsten povećava povlačenje sjemena, stvarajući let četiri puta učinkovitijim od onog na klasičnom padobranu.
Istraživači, koji su objasnili nalaz u studiji objavljenoj u časopisu Nature, nadaju se da nadahnjuje inženjere da izmisle sićušne samohodne bespilotne letelice kojima bi za let bilo potrebno malo ili malo energije.
"Snop čekinja nadahnutih maslačkom može se koristiti za lebdjenje u zraku, noseći poput fotoaparata ili senzora, umjesto sjemenki", kaže Naomi Nakayama, biologinja sa Sveučilišta u Edinburghu i autor studije, u e-mail: Smithsonian . "Kao i maslačak, oni bi mogli dugo ostati na vodi, sposobni su pratiti i bilježiti kvalitetu zraka, smjer vjetra ili brzinu, a možda i neke ljudske aktivnosti, a da ljudi ne primijete da su okolo jer su tako maleni."
Mako morski psi su brzi zbog svoje fleksibilne ljestvice.
Ovo je fotografija kratkih ljuskica makoje morskih pasa, a svaka duljina iznosi oko 0, 2 milimetra. Prednji red vaga je ručno načetkan do njihovog maksimalnog kuta od oko 50 stupnjeva. (Phil Motta na Sveučilištu Južna Florida) Morski psi su brzi, zbog čega ih ponekad nazivaju morskim geparde. Mogu dostići brzinu od 70 do 80 milja na sat. Ali kako doći tako brzo? Odgovor leži u sitnim ljuskicama na boku i peraji. Ali upravo to kako njihova glatka koža pomaže njihovoj brzini od posebnog je interesa za zrakoplovne inženjere, pri čemu financiraju Boeing i Vojska SAD-a, koji žele dizajnirati novi materijal kako bi smanjili povlačenje i povećali okretnost zrakoplova, stoji u priopćenju američkog fizičkog društva,
Fleksibilne ljuskice na boku i peraji mako morskih pasa dugačke su samo petinu milimetra. Ako biste morskog psa ljubili kao mačku, od glave do repa ( Napomena urednika: Ne savjetujemo to .), Njegove bi se ljuske osjećale glatkim. Ali ako biste pokrenuli ruku u suprotnom smjeru, koža bi se osjećala više poput brusnog papira, a vaga bi se savijala prema natrag do maksimalnog kuta od 50 stupnjeva, ovisno o mjestu tijela, s najfleksibilnijim vagama iza škrge. Prema priopćenju za javnost, fleksibilnost vage održava protok naprijed prema koži, sprečavajući ono što se naziva "razdvajanje protoka".
Odvajanje protoka je također neprijatelj broj jedan kada je u pitanju zrakoplov. Koncept se lako demonstrira izbacivanjem vaše ruke kroz pokretni prozor automobila dlanom okrenutim prema vjetru. Dlan vam je pod većim pritiskom od stražnjeg dijela ruke, pa vas ruka gura unatrag. To se događa jer se protok zraka odvaja oko vaših ruku stvarajući područje niskog tlaka ili se budi iza vaše ruke. Međutim, razdvajanje toka i dalje se može dogoditi na tijelom tijela poput morskog psa. Tu se nalaze vage: pomažu u kontroli protoka, smanjujući vuču i omogućujući životinji da brže pliva i s većom upravljivošću.
„Nagađamo da bismo u nekom trenutku mogli izraditi traku koja bi se mogla strateški primijeniti na površinama zrakoplova, poput lopatica rotora helikoptera, krila ili određenih mjesta na trupu gdje se događa razdvajanje protoka i uzrokuje povećanje povlačenja ili smanjenje performansi ili Manevriranje ", kaže Amy Lang, zrakoplovna inženjerka sa Sveučilišta u Alabami, koja je u e-poruci Smithsonianu predstavila rad na ožujkom sastanku American Physical Society u Bostonu.
Lang je dobila patent 2014. godine za koji kaže da je "zasnovan na ranim konceptima o funkcioniranju kože morskih pasa i kako to možemo primijeniti na inženjeriranu površinu." Ona i njezin tim izrađuju 3D otisnute modele kože mako morskih pasa i nade da biste dobili više rezultata testiranja u tunelima za vjetar i vodu u sljedećoj godini. "Nadamo se da ćemo u suradnji s industrijom podnijeti ažurirani patent jer je umjetna površina razvijena za stvarne primjene", dodaje ona.
Pčele kombiniraju ulje iz ražnja i cvijeta kako bi napravile ljepilo.
Medonosne pčele lete s cvijeta na cvijet skupljajući pelud i spremajući ga na svoje tijelo da bi se vratile u košnicu. Ali što ako iznenadni ljetni kišni tuš ometa? Nikada se ne bojte, pčele imaju rješenje za to: ljepljiva gnojnica iz njihovih ražnja i ulja iz cvjetova koja pelud pretvara u pelete otporne na vodu. Znanost koja stoji iza ove gooey kombinacije može čak nadahnuti visokotehnološke ljepila koje se lijepe kada želite, ali i otpustiti kada je to potrebno.
"Željeli smo znati, ako polen može ostati tako čvrsto pričvršćen na zadnjim nogama pčele, kako ga pčele uspijevaju ukloniti kad se vrate u košnicu", rekao je Carson Meredith, inženjer u Georgia Techu i vodeći autor knjige studija objavljena u ožujku Nature Communications, u priopćenju za javnost.
U osnovi djeluje ovako: Pčelinji pljusak je malo ljepljiv za početak zbog nektara kojeg piju. Izljev pokriva pelud kad ga pčele sakupljaju. Zatim ulja iz cvjetova premazuju kuglu pljesnivom peludom. Ova tehnika nanošenja slojeva je savršena boja za odbacivanje nepredviđene vlage.
"Djeluje slično kao sloj ulja za kuhanje koji prekriva bazen sirupa", rekla je Meredith u izdanju. "Ulje razdvaja sirup od zraka i znatno usporava sušenje."
Brzina je također ključni čimbenik koji se čini. To se svodi na ono što se naziva reakcijom osjetljivom na brzinu, što znači „što je brža sila koja ga pokušava ukloniti, to će se više oduprijeti“, navodi se u priopćenju. Pa kad pčele koordiniranim, sporim pokretima stražnjih nogu skidaju peludne kuglice, lako odlaze. Ali ako se kišnica koja pada pada sudara s jednom od kuglica, ona se intenzivnije lijepi.
Primjene za ovakvo ljepilo uvelike variraju. Meredith objašnjava u e-poruci časopisu Smithsonian da bi bioinspirirano ljepilo uspjelo na područjima gdje čvrstoća nije glavni prioritet, ali "gdje adhezija mora biti prilagodljiva, prilagodljiva, reagira na podražaje ili biti spojena s drugim svojstvima poput jestivosti, biokompatibilnosti ili otpornost na vlagu. "
Surađuje s medicinskim i kozmetičkim tvrtkama. (Ako ste ikada otkrili da uklanjate tvrdoglavi vodootporni make-up, razumjeli ste zahtjev za rješenjem.) „U ovim poljima često se želi ljepljenje koje može pod određenim okolnostima držati površine, ali nakon toga se može osloboditi na zahtjev ili kada određeno stanje (brzina, sila, vlaga) je premašeno ", objašnjava. "To uključuje sposobnost prenošenja sitnih čestica s jednog mjesta na drugo, kao što je slučaj kod nanošenja šminke ili dostavljanja lijeka određenom tkivu u tijelu."
To nije sve: te peludne pelete su prirodno jestive, pa bi se mogle koristiti i u hrani, možda i za „ukrasne predmete na torti ili desertu ili za lijepljenje čestica koje sadrže aditive za hranu za ukus, hranjive tvari, konzervanse, boju itd. ", Objašnjava Meredith.
Mačke su stručni njegovatelji zbog šupljih papila na svojim jezicima.
(Elke Schroeder / EyeEm / Getty Images) Mačke provode prilično značajnu količinu svog vremena ližući sebe. Ispada da se njihov jezik razvio za vrhunsku njegu - i zapravo nam može pomoći da napravimo bolje četkice za kosu ili čak potaknemo napredak u mekoj robotici i novim tehnikama čišćenja.
Mačji jezik s klasičnim brusnim papirom prekriven je kutnim šiljcima nazvanim papile, koji su izrađeni od keratina ili iste tvrde stvari naših noktiju. To je dio jezika koji su istraživači s Georgia Institute of Technology bili zainteresirani proučavati kako bi saznali kako tačno tako lako raspoređuje vlagu kroz mačja krzna.
Ispada da papile zapravo nisu šiljaste ili su u obliku stožaca kao što je to pokazalo prethodno istraživanje. Umjesto toga, kako opisuju inženjeri Georgia Institute of Technology, u studiji Proceedings of the National Academy of Sciences, u obliku su žlice s dva šuplja kraja. Ovaj oblik stvara površinsku napetost koja zaključava kapljice sline dok ne dođe vrijeme za čišćenje, otkrio je tim. I ti jezici mogu zadržati puno tekućine. Kad je tim na test stavio mačje jezike - donirao ih je nakon smrti, otkrili su da svaka papilo može sadržavati oko 4, 1 miklitra vode, ali preko jezika koji je dovoljan da se preko životinjskog krzna distribuira oko petine šalice vode u dnevno, prenosi National Geographic .
Papule također napadaju čvor iz četiri različita smjera - pogodno za učinkovito odmatanje. Istraživači su čak stvorili četkicu za dotjerivanje jezika (TIGR) pomoću 3D modela mačjih jezika. Podnijeli su patent za četkicu koji se može koristiti za primjenu lijekova ili distribuciju šampona i balzama koji se ostavljaju u krznu kućnih ljubimaca kako bi se smanjili alergeni.
A tim predviđa druge aplikacije. "Jedinstveni oblik kralježnice mogao bi se implementirati u meku robotiku kako bi se pomoglo pri prianjanju - prethodna istraživanja pokazala su da se mikro-kuke izvrsno zahvaćaju za porozne, krute površine", kaže Alexis Noel, inženjer istraživanja u Georgia Tech Research Institute i autor studije, u e-poruci. Možda je čak i nov način nanošenja maskare, dodaje.
