Millioner av år med evolusjon har formet verden rundt oss og skapt mange utrolige ting. Biomimicry er når vi observerer en egenskap i naturen og kopierer den eller deler av den for menneskelig teknologi og design. Det er mange utmerkede eksempler på biomimicry i aksjon.
Biomimicry angår mange sektorer av menneskelig aktivitet. Alt fra medisin til forskning, industri, økonomi, arkitektur, byplanlegging, landbruk og ledelse. Denne listen er ikke uttømmende fordi biomimikk fremfor alt er et spørsmål om hvordan vi nærmer oss disse kompetanseområdene. Derfor kan det gjelde mer eller mindre direkte for alle sektorer.
Konseptet med biomimicry er basert på en nøkkelidé: naturen opererer alltid etter prinsippene om økonomi og effektivitet uten å generere avfall. Husker du at Lavoir sa "ingenting er tapt, ingenting er skapt, alt er forvandlet"? Det er ideen. Uansett bruksområde er den biomimetiske filosofien en del av en global strategi for ansvarlig og bærekraftig utvikling som har som mål å balansere måten planetens ressurser brukes på.
Innholdsfortegnelse
Hva er biomimicry?
Biomimicry, (som navnet tilsier, er imitasjon av levende ting) har som mål å hente inspirasjon fra naturlig utvalg og løsninger tatt i bruk av naturen og oversette prinsippene til menneskelig konstruksjon. Det er en metode for å skape løsninger på menneskelige utfordringer ved å emulere design og ideer som finnes i naturen. Den brukes overalt: i bygninger, kjøretøy og til og med materialer.
Biomimicry som tilnærming er en vakker reise inn i det vi kan lære av naturen, og i prosessen styrker vi vårt forhold og tilknytning til den naturlige verden. Dette er et viktig element for å skape en mer bærekraftig, sunnere og rettferdig verden for alle mennesker og alle arter. Så vi tenkte at det kunne være morsomt å samle opp noen av de mest bemerkelsesverdige eksemplene.
10 Fantastiske eksempler på biomimicry for barn og lærde
Biomimicry, som nevnt, ser til naturen og naturlige systemer for inspirasjon, ved å bruke naturinspirerte strategier for å forbedre designet. Gjennom tilpasning og evolusjon bruker karakteren millioner av år på å fikse seg ut av problemene, og ender opp med noen ufattelige innovasjoner. Ineffektivitet varer ikke alene, og menneskelige ingeniører og designere ser ofte dit etter løsninger på moderne problemer.
Her er noen superkule eksempler på biomimicry innen vitenskap, ingeniørvitenskap og innovasjon som ble påvirket av naturinspirert design for barn og lærde.
- Sharkskin-etterligning for badedrakt
- Kuletog inspirert av Kingfisher-fugler (som den i Disney)
- Vindturbiner modellert etter knølhval
- Biller og selvfyllende vannflasker
- En absorberende sjokk som en hakkespett
- Kamuflasje av blekksprut
- Ventilasjonssystemer inspirert av termitter
- Fugleinspirerte jetfly
- Burr og borrelås
- Sommerfuglvinger og solenergi
1. Sharkskin-lignende badedrakt
Haier er et av havets største rovdyr. Mens haier er kjent for sin akutte luktesans og raskt regenererende tenner, kan ny forskning peke på artens hud som dens mest evolusjonære nisjeaktivum.
Haiskinn er dekket med utallige overlappende skalaer kjent som "dermale dentikler." Når de er i bevegelse, skaper disse dermale dentiklene en lavtrykkssone. Denne forkantvirvelen "trekker" i hovedsak haien fremover og bidrar også til å redusere luftmotstanden. Det er unødvendig å si at det er mange bruksområder for et slikt design.
Forskere har replikert dermale tenner i badedrakter (som nå er forbudt i store konkurranser) og bunnen av båter. Sharkskin-inspirerte badedrakter fikk mye medieoppmerksomhet under sommer-OL 2008 da søkelyset skinte på Michael Phelps.
Speedo inkorporerte notorisk biomimetisk haiskinn i en serie med badedrakter til OL i 2008. Ifølge Smithsonian ble 98 prosent av medaljene ved OL i 2008 vunnet av svømmere som hadde på seg badetøy i haiskinn. Siden den gang har teknologi vært utestengt fra olympiske konkurranser.
Tilsvarende mens mange akvatiske arter er kjent for å være vertskap for andre marine arter på kroppen deres (som f.eks. stang), haier forblir relativt "rene", for å si det sånn. Disse mikroskopiske dermale dentiklene hjelper også haier med å avverge mikroorganismer som alger og stanger. Den amerikanske marinen har siden utviklet et materiale, kjent som Sharklet, basert på dette hudmønsteret for å bidra til å hemme marin vekst på skip.
2. Bullet Trains inspirert av Kingfisher-fugler (som den i Disney)
Kingfisher-fugler har spesialiserte nebb som lar dem dykke ned i vannet for å jakte mens de lager et minimalt sprut. Ved å bruke denne nye nesen, var neste generasjons 500-serietog 10 prosent raskere, forbrukte 15 prosent mindre strøm, og viktigst av alt, hadde ikke mer «boom».
Da japanske ingeniører tok på seg den skremmende oppgaven med å oppgradere sine høyhastighets kuletog, traff designet deres en uheldig ulempe. Problemet var ikke å få disse togene opp til ønsket hastighet, men snarere den enorme mengden støy som ble skapt av forskyvningen av luft foran togene. Da togene kom inn i tunneler, laget kjøretøyene ofte en høy sjokkbølge kjent som en «tunnelbom».
Kraften til sjokkbølgene forårsaket til og med strukturelle skader på flere tunneler. For å minimere denne boomen, etterlignet japanske ingeniører Kingfisher-fuglenebbet som forårsaker minimalt med sprut når det kommer inn i vannet. Ved å skape denne nye neseformen var togene 10 prosent raskere, forbrukte 15 prosent mindre strøm og, viktigst av alt, ikke mer «boom».
Denne typen innovative prosesser kalles kunstig fotosyntese, hvor et bionisk blad lager hydrogendrivstoff fra sollys. Dette har forhåpninger om å være et potensielt globalt energigjennombrudd ved å dele vann ved å bruke strøm fra solen.
Det er ingen utslipp fra denne typen fornybar drivstoff
3. Vindturbiner modellert etter knølhval
Knølhvalen, for eksempel, bruker humpete tuberkelfinner for fremdrift, noe som virker ganske kontraintuitivt. Disse hvalene påvirket nye modeller av vindturbiner.
Hvaler, kjent som verdens største fisk, har svømt rundt i havet i lang tid, og evolusjonen har gjort dem til en supereffektiv livsform. De kan dykke hundrevis av fot under overflaten og bli der i timevis. De opprettholder sin enorme størrelse ved å spise av dyr som er mindre enn øyet kan se, og de driver bevegelsene deres med overeffektive finner og en hale. Disse er gjort mulig på grunn av tilstedeværelsen av pukkelryggen.
Åsene på de fremre finnene til en knølhval, kalt tuberkler, påvirker hvordan vannet renner over finnene. Det skaper aerodynamisk strømning i vann. Tuberklene lar dem svømme i høye hastigheter til tross for deres store størrelse.
Mange av våre moderne aerodynamiske design er avhengige av ganske grunnleggende prinsipper. For å oppnå optimal løft og minimalt luftmotstand er slanke kanter og rene linjer nøkkelen. Men i hele dyreriket er mange arter i stand til eksepsjonell løft.
Forskere ved Duke University, West Chester University og US Naval Academy oppdaget at ujevnhetene i forkanten av en hvalfinne i stor grad øker effektiviteten, reduserer luftmotstanden med 32 prosent og øker løftingen med 8 prosent. Disse justerte bladene bidrar også til å generere samme mengde kraft ved 10 miles per time som konvensjonelle turbiner genererer med 17 miles per time.
Selskaper bruker ideen på vindturbinblader, kjølevifter, flyvinger og propeller.
4. Biller og selvfyllende vannflasker
Det er ingen hemmelighet på dette tidspunktet: tilgang til vann er sentralt for enhver bærekraftig sivilisasjonen og livet på denne planeten generelt. Mens noen steder på kloden har rikelige vannressurser som innsjøer og elver, må tørrere klima klare seg med begrenset nedbør.
Teknologi avledet fra en bille som trives i et av de tøffeste miljøene på jorden, kan meget vel hjelpe til med å starte neste generasjon ren vannhøsting.
Biller (Stenocara biller) hjemmehørende i Namibørkenen overlever det tørre og tøffe miljøet ved å samle vann på ryggen som et resultat av deres unike skalldesign. De er også kjent som "mestervannsamlere." De retter vingene mot havbrisen, og støtene på ryggen fører vanndråper mot munnen.
Ingeniører laget en vannflaske med lignende vannoppsamlende og vannavstøtende støt. Dette prosjektet kan hjelpe med vannbevaringsarbeid og gjøre vann lettere tilgjengelig for lokalsamfunn i tørre områder.
Fagpersoner innen bevaring eller samfunnsplanlegging kan delta i flere vannbevaringsprosjekter som involverer denne biomimicry engineering-metoden. Omtrent 22 land rundt om i verden bruker nett for å samle vann fra luften, så en slik økning i effektiviteten kan ha stor innvirkning.
5. Absorberer støt som en spett
Hakkespetter er kjent for sin eksepsjonelle gravekapasitet. Skapningene bruker nebbet til å søke etter insekter og også til å lage kroker for seg selv uten å pådra seg hodeskader fra den raske og kraftige hakkingen.
Ettersom hakkespetter bar disse hullene, opplever de en retardasjon på 1200 gravitasjonstrekk (Gs) nesten 22 ganger per sekund. For å sette det i perspektiv, vil en alvorlig bilulykke levere tilsvarende 120 Gs på en passasjer.
Forskning utført ved hjelp av CT-skanninger ved University of California, Berkeley, oppdaget at hakkespetter har fire strukturer designet for å absorbere mekanisk støt. Fuglens semi-elastiske nebb, et område med "svampaktig ben"-materiale bak skallen, og cerebrospinalvæske arbeider alle sammen for å forlenge tiden denne hjernerystelsen oppstår og derfor hemme vibrasjoner.
Basert på disse strukturene bruker romfartsingeniører ofte disse strukturene til å designe meteorittbestandige romfartøyer og svarte bokser for fly som kan absorbere mer kraft før de ikke fungerer. Denne naturlige designen kan også hjelpe fly- og luftfartsingeniører med å utvikle mer kvalitetsteknologi i fremtiden.
6. Kamuflasje av blekksprut
Blekksprut, som alle blekksprut, er i stand til å gløde (bioluminescens) i tillegg til å endre hudfarge. Denne kamuflasjekapasiteten gjør at de gjemmer seg for rovdyr, mens bioluminescensen lar dem kommunisere med og/eller tiltrekke seg en kompis. Denne komplekse oppførselen er produsert av et nettverk av spesialiserte hudceller og muskler.
Forskere ved University of Houston bygde en lignende enhet som var i stand til å oppdage omgivelsene og matche dem på bare sekunder. Denne tidlige prototypen bruker et fleksibelt, piksilert rutenett som bruker aktuatorer, lyssensorer og reflektorer. Ettersom lyssensorene registrerer en endring i omgivelsene, sendes et signal til den tilsvarende dioden.
Dette skaper varme i området og det termokromatiske rutenettet endrer deretter farge. Denne menneskeskapte "huden" kan ha både militære og kommersielle anvendelser på veien.
7. Ventilasjonssystemer inspirert av termitter
Termitter får ofte en dårlig rap på grunn av deres destruktive egenskaper. Imidlertid er termitter beryktet for å lage noen av de mest forseggjorte ventilasjonssystemene for kjøling på planeten. Selv på noen av de varmeste stedene, forblir disse termitthaugene usedvanlig kjølige inne. Mens temperaturen ute svinger vilt i løpet av dagen fra lav til høy temperatur, holder innsiden av et termitthul seg stabilt på en behagelig temperatur.
Ved å bruke et intrikat nettverk av tilsiktede luftlommer, skaper haugene et naturlig ventilasjonssystem ved hjelp av konveksjon. Dette er et eksempel på hvordan bygge- og arkitektfagfolk kan bruke naturlige elementer og bærekraftige materialer å øke sikkerheten og kvaliteten til et byggeprosjekt i varmt klima.
For eksempel, East Gate Shopping Centre i Harare, Zimbabwe, som er 333,000 90 kvadratmeter høyt, bruker XNUMX prosent mindre energi til å varme og kjøle ned enn tradisjonelle bygninger, har store skorsteiner som naturlig trekker inn kjølig luft om natten for å senke temperaturen på gulvplater, akkurat som termitthier.
8. Fugleinspirert Jets
Fugler kan øke avstanden til flyturen med mer enn 70 prosent ved bruk av V-formen. Forskere har oppdaget at når en flokk tar på seg den kjente V-formasjonen når en fugl slår med vingene, skaper den et lite opptrekk som løfter fuglen bak seg.
Når hver fugl passerer, tilfører de sin energi til slaget, og hjelper alle fuglene å opprettholde flukt. Ved å rotere rekkefølgen gjennom stabelen, sprer de ut anstrengelsen.
En gruppe forskere ved Stanford University tror passasjerflyselskaper kan realisere drivstoffbesparelser ved å ta samme taktikk. Teamet, ledet av professor Ilan Kroo, ser for seg scenarier der jetfly fra vestkystens flyplasser møtes og flyr i formasjon på vei til deres østkystdestinasjoner.
Ved å reise i V-form med fly som bytter foran som fugler, tror Kroo og forskerne hans at fly kan bruke 15 prosent mindre drivstoff sammenlignet med å fly solo.
9. Burr og borrelås
Borrelås er et allment kjent eksempel på biomimicry. Du har kanskje brukt sko med borrelås som ung, og du kan absolutt glede deg til å bruke samme type sko i pensjonisttilværelsen.
Borrelås ble oppfunnet av den sveitsiske ingeniøren George de Mestral i 1941 etter at han fjernet grater fra hunden sin og bestemte seg for å se nærmere på hvordan de fungerte.
De små krokene som ble funnet på enden av burrnålene inspirerte ham til å lage den nå allestedsnærværende borrelåsen. Tenk på det: Uten dette materialet ville ikke verden kjent borrelåshopping en sport der folk kledd i hele borrelåsdrakter forsøker å kaste kroppen så høyt opp på en vegg som mulig.
10. Sommerfuglvinger og solenergi
Sommerfuglen «vanlig rose» varmer opp kroppen ved å absorbere sollys med vingene. Ved å studere vingene under et elektronmikroskop, oppdaget forskere hull i kroppene deres som spredte sollys og holdt dem varme.
Med denne mekanismen skapte forskere en tynn silisiumfilm som lignet en 3D-modell av sommerfuglens vinge og brukte den på en solenergicelle, og forbedret designet totalt sett. Denne nye energicellen kunne ofte absorbere mer sollys under dårligere lysforhold. Ved å bruke denne teknologien i en solcelleindustriposisjon, kan ingeniører hjelpe lokalsamfunn og lokale bedrifter med å øke deres bærekraftig energi bruk.
konklusjonen
Jeg har et håp om at etter hvert som forskere ser mer inn i den naturlige verden for å svare på menneskelige spørsmål, begynner de å se, mer og mer, at den alvorlig feilaktige ideen om evolusjon er umulig. Nå er det din tur til å skape en innovasjon basert på noe som finnes i naturen! Vær så kreativ du vil, og med foreldrenes tillatelse
Anbefalinger
- Topp 10 miljøvennlige badetøyprodusenter
. - 8 rimelige miljøvennlige gaver til ham
. - Hvordan hjem kan være miljøvennlige til tross for den moderne estetikken
. - 5 måter å ha en miljøvennlig virksomhet på
. - Topp 10 effekter av smeltende isbreer på miljøet
Ahamefula Ascension er eiendomskonsulent, dataanalytiker og innholdsforfatter. Han er grunnleggeren av Hope Ablaze Foundation og en graduate of Environmental Management ved en av de prestisjetunge høyskolene i landet. Han er besatt av lesing, forskning og skriving.