10 fantastiska exempel på biomimik för barn och forskare

Miljontals år av evolution har format världen omkring oss och skapat många otroliga saker. Biomimik är när vi observerar ett drag i naturen och kopierar det eller delar av det för mänsklig teknik och design. Det finns många utmärkta exempel på biomimik i aktion.

Biomimik berör många sektorer av mänsklig verksamhet. Allt från medicin till forskning, industri, ekonomi, arkitektur, stadsplanering, jordbruk och förvaltning. Denna lista är inte uttömmande eftersom biomimik framför allt är en fråga om hur vi närmar oss dessa expertområden. Därför kan det gälla mer eller mindre direkt för alla sektorer.

Konceptet med biomimik bygger på en nyckelidé: naturen arbetar alltid utifrån principerna om ekonomi och effektivitet utan att generera något avfall. Kommer du ihåg att Lavoir sa "ingenting är förlorat, ingenting skapas, allt förvandlas"? Det är tanken. Oavsett användningsområde är den biomimetiska filosofin en del av en global strategi för ansvarsfull och hållbar utveckling som syftar till att balansera hur planetens resurser används.

Vad är Biomimicry?

Biomimicry, (som namnet antyder, är imitation av levande saker) syftar till att hämta inspiration från naturligt urval och lösningar som antagits av naturen och översätta principerna till mänsklig ingenjörskonst. Det är en metod för att skapa lösningar på mänskliga utmaningar genom att efterlikna design och idéer som finns i naturen. Den används överallt: i byggnader, fordon och till och med material.

Biomimicry som ett förhållningssätt är en vacker resa in i vad vi kan lära av naturen, och i processen stärker vi vår relation och koppling till naturen. Detta är en viktig del av att skapa en mer hållbar, hälsosammare och rättvis värld för alla människor och alla arter. Så vi tyckte att det skulle vara roligt att sammanfatta några av de mest anmärkningsvärda exemplen.

10 Fantastiska exempel på biomimik för barn och forskare

Biomimicry, som sagt, ser till naturen och naturliga system för inspiration, med hjälp av naturinspirerade strategier för att förbättra designen. Genom anpassning och evolution tillbringar karaktären miljontals år med att mixtra sig ur problemen och slutar med några häpnadsväckande innovationer. Ineffektivitet varar inte ensam, och mänskliga ingenjörer och designers letar ofta dit efter lösningar på moderna problem.

Här är några superhäftiga exempel på biomimik inom vetenskap, teknik och innovation som influerades av naturinspirerad design för barn och forskare.

• Sharkskin-härmare för baddräkt
• Kultåg inspirerade av Kingfisher-fåglar (som den i Disney)
• Vindkraftverk modellerade efter knölvalar
• Skalbaggar och självfyllande vattenflaskor
• En absorberande chock som en hackspett
• Bläckfisk kamouflage
• Ventilationssystem inspirerade av termiter
• Fågelinspirerade jetstrålar
• Burr och kardborre
• Fjärilsvingar och solenergi

1. Hajskinnsliknande baddräkt

Hajar är ett av havens största rovdjur. Medan hajar är välkända för sitt akuta luktsinne och snabbt regenererande tänder, kan ny forskning peka på artens hud som dess mest evolutionära nischtillgång.

Hajskinn är täckt med otaliga överlappande fjäll som kallas "dermala denticles". När de är i rörelse skapar dessa dermala dentiklar en lågtryckszon. Denna framkantsvirvel "drar" i huvudsak hajen framåt och hjälper också till att minska motståndet. Det behöver inte sägas att det finns många applikationer för en sådan design.

Forskare har replikerat dermala dentiklar i baddräkter (som nu är förbjudna i stora tävlingar) och botten på båtar. Hajskinnsinspirerade baddräkter fick mycket uppmärksamhet i media under olympiska sommarspelen 2008 när rampljuset lyste på Michael Phelps.

Speedo införlivade ökänt biomimetiskt hajskinn i en rad baddräkter för OS 2008. Enligt Smithsonian vann 98 procent av medaljerna vid OS 2008 av simmare som bar badkläder i hajskinn. Sedan dess har teknik förbjudits från olympiska tävlingar.

På samma sätt, medan många vattenlevande arter är kända för att ha andra marina arter på sina kroppar (som havstulpaner), hajar förblir relativt "rena", så att säga. Dessa mikroskopiska dermala dentiklar hjälper också hajar att avvärja mikroorganismer som alger och havstulpaner. Den amerikanska flottan har sedan dess utvecklat ett material, känt som Sharklet, baserat på detta hudmönster för att hjälpa till att hämma marin tillväxt på fartyg.

2. Bullet Trains inspirerade av Kingfisher-fåglar (som den i Disney)

Kingfisher-fåglar har specialiserade näbbar som gör att de kan dyka ner i vattnet för att jaga samtidigt som de gör ett minimalt stänk. Genom att använda denna nya nos var nästa generations tåg i 500-serien 10 procent snabbare, förbrukade 15 procent mindre el och, viktigast av allt, hade ingen mer "boom".

När japanska ingenjörer tog på sig den skrämmande uppgiften att uppgradera sina höghastighetståg med kultåg, träffade deras design en olycklig hake. Problemet var inte att få upp dessa tåg till de önskade hastigheterna, utan snarare den enorma mängden buller som skapades av förskjutningen av luft framför tågen. När tågen gick in i tunnlar, gjorde fordonen ofta en hög chockvåg känd som en "tunnelbom".

Stötvågornas kraft orsakade till och med strukturella skador på flera tunnlar. För att minimera denna boom, efterliknade japanska ingenjörer Kingfisher-fågelnäbben som orsakar minimalt med stänk när den kommer in i vattnet. Genom att skapa denna nya nosform var tågen 10 procent snabbare, förbrukade 15 procent mindre elektricitet och, viktigast av allt, ingen mer "boom".

Denna typ av innovativ process kallas artificiell fotosyntes, där ett bioniskt blad skapar vätebränsle från solljuset. Detta har förhoppningar om att bli ett potentiellt globalt energigenombrott genom att dela vatten med hjälp av el från solen.

Det finns inga utsläpp från denna typ av förnyelsebar bränsle

3. Vindkraftverk modellerade efter knölvalar

Knölvalen, till exempel, använder knöliga tuberkelfenor för framdrivning, vilket verkar ganska kontraintuitivt. Dessa valar påverkade nya modeller av vindkraftverk.

Valar, kända som världens största fisk, har simmat runt havet under lång tid, och evolutionen har gjort dem till en supereffektiv livsform. De kan dyka hundratals fot under ytan och stanna där i timmar. De upprätthåller sin enorma storlek genom att livnära sig på djur som är mindre än ögat kan se, och de driver sin rörelse med extremt effektiva fenor och en svans. Dessa är möjliga på grund av närvaron av dess puckelrygg.

Åsarna på de främre fenorna på en knölval, som kallas tuberkler, påverkar hur vatten rinner över fenorna. Det skapar aerodynamiskt flöde i vatten. Tuberklerna gör att de kan simma i höga hastigheter trots sin stora storlek.

Många av våra moderna aerodynamiska konstruktioner bygger på ganska grundläggande principer. För att få optimalt lyft och minimalt motstånd är slanka kanter och rena linjer nyckeln. Men i hela djurriket är många arter kapabla till exceptionellt lyft.

Forskare vid Duke University, West Chester University och US Naval Academy upptäckte att stötarna vid framkanten av en valfena kraftigt ökar dess effektivitet, vilket minskar motståndet med 32 procent och ökar lyftet med 8 procent. Dessa justerade blad hjälper också till att generera samma mängd kraft vid 10 miles per timme som konventionella turbiner genererar vid 17 miles per timme.

Företag tillämpar idén på vindkraftsblad, kylfläktar, flygplansvingar och propellrar.

4. Skalbaggar och självfyllande vattenflaskor

Det är ingen hemlighet vid det här tillfället: tillgång till vatten är avgörande för alla hållbart civilisationen och livet på denna planet i allmänhet. Medan vissa platser på jorden har rikliga vattenresurser som sjöar och floder, måste torrare klimat nöja sig med begränsad nederbörd.

Teknik som härrör från en skalbagge som frodas i en av de tuffaste miljöerna på jorden kan mycket väl hjälpa till att starta nästa generation av rena vattenskördande.

Skalbaggar (Stenocara skalbaggar) som kommer från Namiböknen överlever den torra och hårda miljön genom att samla vatten på ryggen som ett resultat av deras unika skaldesign. De är också kända som "master vattensamlare." De riktar sina vingar mot havsbrisen, och knölarna på ryggen leder vattendroppar mot munnen.

Ingenjörer skapade en vattenflaska med liknande vattenuppsamlande och vattenavvisande stötar. Detta projekt skulle kunna hjälpa till med vattenvårdsinsatser och göra vatten mer lättillgängligt för samhällen i torra områden.

Professionella inom naturvård eller samhällsplanering kan delta i flera vattenvårdsprojekt som involverar denna biomimikteknik. Cirka 22 länder runt om i världen använder nät för att samla upp vatten från luften, så en sådan ökning av effektiviteten kan få stor inverkan.

5. Absorberar stötar som en hackspett

Hackspettar är kända för sin exceptionella grävkapacitet. Varelserna använder sina näbbar för att söka efter insekter och även för att skapa skrymslen åt sig själva utan att drabbas av huvudskador av det snabba och kraftfulla hackandet.

När hackspettar bar dessa hål upplever de en retardation på 1200 gravitationsdrag (Gs) nästan 22 gånger per sekund. För att sätta det i perspektiv skulle en allvarlig bilolycka ge motsvarande 120 Gs på en passagerare.

Forskning utförd med datortomografi vid University of California, Berkeley, upptäckte att hackspettar har fyra strukturer utformade för att absorbera mekaniska stötar. Fågelns halvelastiska näbb, ett område av "svampigt ben"-material bakom skallen, och cerebrospinalvätska arbetar alla unisont för att förlänga den tid som denna hjärnskakning inträffar och därför hämma vibrationer.

Baserat på dessa strukturer använder flygingenjörer ofta dessa strukturer för att designa meteoritbeständiga rymdfarkoster och flygplans svarta lådor som kan absorbera mer kraft innan de inte fungerar. Denna naturliga design kan också hjälpa flygplans- och flygingenjörer att utveckla mer kvalitetsteknik i framtiden.

6. Kamouflage av bläckfisk

Bläckfiskar, som alla bläckfiskar, kan glöda (bioluminescens) såväl som att ändra sin hudfärg. Denna kamouflagekapacitet gör att de gömmer sig för rovdjur, medan bioluminescensen gör att de kan kommunicera med och/eller attrahera en kompis. Detta komplexa beteende produceras av ett nätverk av specialiserade hudceller och muskler.

Forskare vid University of Houston byggde en liknande enhet som kunde upptäcka sin omgivning och matcha dem på bara några sekunder. Denna tidiga prototyp använder ett flexibelt, pixlat rutnät som använder ställdon, ljussensorer och reflektorer. När ljussensorerna upptäcker en förändring i omgivningen skickas en signal till motsvarande diod.

Detta skapar värme i området och det termokromatiska gallret ändrar sedan färg. Denna konstgjorda "hud" skulle kunna ha både militära och kommersiella tillämpningar längre fram.

7. Ventilationssystem inspirerade av termiter

Termiter får ofta en dålig rap på grund av deras destruktiva egenskaper. Emellertid är termiter ökända för att skapa några av de mest utarbetade ventilationssystemen för kylning på planeten. Även på några av de hetaste platserna, dessa termithögar, förblir exceptionellt svala inuti. Medan temperaturen utanför svänger vilt under dagen från låg till hög temperatur, håller insidan av en termithåla stabil vid en behaglig temperatur.

Med hjälp av ett invecklat nätverk av avsiktliga luftfickor skapar högarna ett naturligt ventilationssystem med hjälp av konvektion. Detta är ett exempel på hur byggnads- och arkitektproffs kan använda naturliga element och hållbara material att förbättra säkerheten och kvaliteten på ett byggprojekt i varma klimat.

Till exempel har East Gate Shopping Centre i Harare, Zimbabwe, som är 333,000 90 kvadratmeter högt, XNUMX procent mindre energi för att värma och kyla än traditionella byggnader, stora skorstenar som naturligt drar in kall luft på natten för att sänka temperaturen på golvplattor, precis som termithålor.

8. Fågelinspirerad Jets

Fåglar kan öka avståndet på sin flygning med mer än 70 procent med hjälp av V-formen. Forskare har upptäckt att när en flock tar på sig den välbekanta V-formationen när en fågel slår med vingarna, skapar den en liten uppströmning som lyfter fågeln bakom.

När varje fågel passerar lägger de sin energi till slaget, vilket hjälper alla fåglar att behålla sin flygning. Genom att rotera sin order genom stapeln sprider de ut ansträngningen.

En grupp forskare vid Stanford University tror att passagerarflygbolag kan uppnå bränslebesparingar genom att ta samma taktik. Teamet, ledd av professor Ilan Kroo, föreställer sig scenarier där jetplan från västkustens flygplatser möts och flyger i formation på väg till sina destinationer på östkusten.

Genom att resa i V-form med flygplan som turas om framför som fåglar, tror Kroo och hans forskare att flygplan kan använda 15 procent mindre bränsle jämfört med att flyga solo.

9. Burr och kardborre

Kardborreband är ett allmänt känt exempel på biomimik. Du kan ha burit skor med kardborreband som ung, och du kan säkert se fram emot att bära samma sorts skor som pensionär.
Kardborreband uppfanns av den schweiziska ingenjören George de Mestral 1941 efter att han tagit bort grader från sin hund och bestämde sig för att titta närmare på hur de fungerade.

De små krokarna som hittats i änden av burrnålarna inspirerade honom att skapa det nu allestädes närvarande kardborrbandet. Tänk på det: utan det här materialet skulle världen inte känna till kardborrehoppning, en sport där människor klädda i hela kardborredräkter försöker kasta sina kroppar så högt upp på en vägg som möjligt.

10. Fjärilsvingar och solenergi

Den "vanliga ros" fjärilen värmer sin kropp genom att absorbera solljus med sina vingar. Genom att studera dess vingar under ett elektronmikroskop upptäckte forskarna hål i deras kroppar som spred solljuset och höll dem varma.

Med denna mekanism skapade forskarna en tunn kiselfilm som liknade en 3D-modell av fjärilens vinge och applicerade den på en solenergicell, vilket förbättrade dess design totalt sett. Denna nya energicell kunde ofta absorbera mer solljus under lägre ljusförhållanden. Genom att använda denna teknik i en solcellsindustriposition kan ingenjörer hjälpa samhällen och lokala företag att öka deras hållbar energi användande.

Slutsats

Jag har förhoppningar om att allt eftersom forskare tittar mer in i den naturliga världen för att svara på mänskliga frågor, börjar de se, mer och mer, att den allvarligt felaktiga idén om evolution är omöjlig. Nu är det din tur att skapa en innovation baserad på något som finns i naturen! Var så kreativ du vill och med din förälders tillåtelse

Rekommendationer

• Topp 10 miljövänliga badkläderstillverkare
  .
• 8 prisvärda miljövänliga presenter till honom
  .
• Hur hem kan vara miljövänliga trots den moderna estetiken
  .
• 5 sätt att ha ett miljövänligt företag
  .
• Topp 10 effekter av smältande glaciärer på miljön