Briti arhitekt Michael Pawlyn arvab looduse kui "tootekataloogi", mis kõik, nagu ta selgitab TED-i kõnes, "on saanud kasu 3, 8 miljardit aastat kestvast uurimis- ja arendustegevuse perioodist."
"Arvestades seda investeeringutaset, " on ta mõttekas seda kasutada. "
Ehkki uus tehnoloogia võib mõnikord tunda end veidralt, peaaegu teisiti, on innovatsiooni tulevik seotud teadlastega, kes mõistavad paremini meie ümbritsevat loodusmaailma. Ja leiutajad püüavad üha enam omaks võtta biomimikreid või luua tooteid, mis toimiksid loomade ja taimedena pärast evolutsiooni peenhäälestamist. Inglid krevettidest kuni mesilaste süljeni ei jäta inseneride inspiratsiooniks ühtki kivi.
Siin on viis hiljutist avastust loodusmaailmas, mis võivad kunagi viia uute leiutiste juurde.
Mantis krevettidel on ülitugev raudrüü, mis on valmistatud löögikindlast mikrostruktuurist.
Mantis-krevetid on uljad väikesed kuradid, kes ei astu võitlusest tagasi - isegi omasugustega. Märkimisväärne on see, et kaks mannakat krevetti saavad selle välja heita ja jäävad pärast seda kahjustamata. Selle põhjuseks on see, et sitked pisikesed võitlejad on selja all kaetud ülitugevate raudrüüdega. Soomused, mida nimetatakse telsonideks, näevad välja ja käituvad nagu kilbid, kattudes, kuna nad kaskaadi alla kooriklooma sabast alla lähevad.
California Riverside'i ülikooli teadlased uurisid nende telsonite struktuuri ja mehaanikat ning leidsid, et nende vastupidavuse võti näib olevat spiraalikujulised tellingud iga kilbi all. Ajakirja Advanced Functional Materials hiljutises uuringus selgitavad insenerid ja nende kolleegid, et helikoidne struktuur hoiab ära pragude tekkimise ja pehmendab raske löögi mõju. Sarnaselt keerdunud arhitektuur on teadaolevalt olemas ka kreveti küünis, mida kasutatakse puhumisteks tema territooriumi ähvardavate ohtude korral. Krevetid on selgelt välja töötanud täiusliku raudrüü.
Kunagi võiksime näha sedalaadi löögikindlat mikrostruktuuri, mille teadlased patenteerisid 2016. aastal: spordivahendites, politsei ja sõjaväe soomusrüüdes, droonides, tuuleturbiinide labades, kosmoses kasutatavates materjalides, autodes, sõjaväesõidukites, lennukites, helikopterites, jalgrattad ja merelaevad. Põhimõtteliselt selgitab Riverside'i California ülikooli keemia- ja keskkonnatehnoloogia professor ning uuringute autor David Kisailus Smithsoniani ajakirjale saadetud meilisõnumis: "Igal pool on vähendatud kaal kriitiline, kuid vajalik on sitkus ja tugevus."
Kisailus arvab, et lähitulevikus avaldab see leid spordikaupadele kõige suuremat mõju, sest selliste toodete nagu kiivrite ja säärekaitsmete turustamiseks on aega vähem kui kommertslennukite puhul. Teadlased on teinud kiivri prototüübi nii ehituseks kui ka jalgpalliks. Kuid, lisab Kisailus, "pikemas perspektiivis on minu arvates suurem, globaalsem mõju transpordil, kuna suurema tugevusega väiksem kaal vähendab kütusekulu ja heitkoguseid."
Võililleseemned paljastavad äsja avastatud loodusliku lennu vormi.
Võilillede uurimisel selgus lennuvorm, mida varem polnud nähtud. (Katoliku Cummins) See, kuidas võililleseemned tuules vaevata triivivad, maapinnale langedes säravat päikesevalgust püüdes, on sellel teatav lihtsustav ilu, mida oleks raske ületada. Kuid nagu teadlased leidsid eelmisel sügisel, on selle õrna harjastega langevarju mahajäetud nähtamatu tee veelgi imetlusväärsem - ja selle uurimine võib viia tõeliselt lahedate edusammudeni droonide lendude ja õhusaaste jälgimisel.
Teadlased teadsid, et seemneid nii vaevata kandnud mehhanism oli elevandiluust kiudude õrn kroon, mis sarnanes korstnapühkija luuduga. Nad ei olnud lihtsalt kindlad, kuidas see langevarjulaadne hämar toimis, arvestades, et võililleseemned koosnevad enamasti tühjast kohast. Nii et Edinburghi ülikooli teadlased lõid seemnete proovile panemiseks tuuletunneli ja seda tehes avastasid nad "uue vedelikukäitumise klassi", kirjutab James Gorman New York Timesile . Õhk voolab läbi hõõgniitide ja jätab keerduva õhu jälje ehk nn eraldatud keerise rõnga taha. Rõngas suurendab seemne tõmbejõudu, luues lennu neli korda tõhusamalt kui tavaline langevari.
Ajakirjas Nature avaldatud uuringus leidu selgitanud teadlased loodavad, et see inspireerib insenere leiutama pisikesi iseliikuvaid droone, mille lendamiseks oleks vaja vähe või üldse mitte energiatarbimist.
"Võilillest inspireeritud harjaste kimbu võiks kasutada õhus hõljumiseks, kandes seemnete asemel midagi kaamerate või andurite sarnast, " ütleb Naomi Nakayama, Edinburghi ülikooli bioloog ja uuringute autor e-kiri Smithsonianile . "Nii nagu võilill, võiksid nad pikka aega pinnal püsida, saades jälgida ja salvestada õhukvaliteeti, tuule suunda või kiirust ja võib-olla ka mõnda inimtegevust, ilma et inimesed märkaks, et nad ümber on, sest nad on nii pisikesed."
Mako-haid on paindliku skaala tõttu kiired.
See on foto lühikese mako-hai skaaladest, mille pikkus on umbes 0, 2 millimeetrit. Kaalude esireas on harjatud käsitsi, kuni nende maksimaalne nurk on umbes 50 kraadi. (Phil Motta Lõuna-Florida ülikoolis) Mako-haid on rämedalt kiired, mistõttu kutsutakse neid mõnikord mere geparditeks. Need võivad ulatuda kuni 70–80 miili tunnis. Aga kuidas nad nii kiiresti kätte saavad? Vastus peitub väikestel skaaladel nende küljel ja uimedel. Kuid see, kuidas nende libe nahk kiirust aitab, on lennunduse inseneridele huvipakkuvad Boeingi ja USA armee toetusel, kes soovivad välja töötada uue materjali, mis vähendaks õhusõidukite tõmbejõudu ja suurendaks nende õhkkonda, väitis Ameerika füüsilise seltsi pressiteade .
Makohaide küljel ja uimedel olevad painduvad kaalud on vaid viiendik millimeetrit pikad. Kui te peaksite hai lemmikloomaks nagu kass, pealaest sabani ( Toimetaja märkus: me ei soovita seda .), Tunneksid selle kaalud siledaid. Kuid kui te käeksite vastassuunas, tunneks nahk pigem liivapaberit, kui kaalud painduvad olenevalt keha asukohast maksimaalse 50-kraadise nurgani tahapoole, kusjuures kõige paindlikumad kaalud on lõpuste taga. Pressiteate kohaselt hoiab kaalude paindlikkus voolu liikumist edasi naha lähedal, hoides ära nn voolu eraldamise.
Voolude eraldamine on ka vaenlane number üks, kui tegemist on õhusõidukitega. Kontseptsiooni saab hõlpsasti demonstreerida, kui kleepite käe liikuvast autoaknast välja peopesaga tuule poole. Teie peopesa on suurema rõhu all kui teie tagaosa ja seetõttu lükatakse teie käsi tahapoole. See juhtub seetõttu, et õhuvool eraldub teie käe külgede ümber, luues madalrõhuala või ärgates teie käe taga. Voolu eraldamine võib siiski toimuda voolujoonelisemal kehal nagu hai. Seal tulevad kaalud sisse: need aitavad voolu juhtida, vähendades seeläbi tõmmet ja lastes loomal kiiremini ning suurema manööverdusvõimega ujuda.
„Me spekuleerime, et võiksime mingil hetkel konstrueerida lindi, mida saaks strateegiliselt rakendada õhusõidukite pindadele, näiteks kopteri rootori labad, tiivad või kered teatud kohtades, kus voolu eraldamine toimub ja mis põhjustab tõmbamise suurenemist või jõudluse vähenemist või manööverdusvõime, ”ütleb Alasma ülikooli lennundusinsener Amy Lang, kes tutvustas tööd Bostonis Ameerika füüsikaühingu märtsikohtumisel Smithsonianile saadetud meilis.
Lang sai 2014. aastal patendi, mis tema sõnul põhineb „varasetel ideedel, mis meil olid hai naha funktsioneerimise kohta ja kuidas seda mehaanilisele pinnale rakendada.“ Ta ja tema meeskond valmistavad mako hai naha 3D-prinditud mudeleid ja loodavad saada järgmise aasta jooksul tuule- ja veetunnelites katsetamise kohta rohkem tulemusi. "Loodame koostöös tööstusega esitada uuendatud patendi, kuna inimtegevusest tulenev pind on välja töötatud tõeliste rakenduste jaoks, " lisab ta.
Mesilased ühendavad liimi valmistamiseks sülje ja lilleõli.
Mesilased lendavad lillelt lillele, kogudes õietolmu ja hoides seda oma kehal tarusse tagasi viimiseks. Aga mis siis, kui segab üllatuslik suvine vihmasadu? Ärge kunagi kartke, mesilastel on sellele lahendus: oma sülje ja õlide kleepuv läga, mis muudab õietolmu veekindlateks graanuliteks. Selle gooey kombinatsiooni aluseks olev teadus võib isegi inspireerida kõrgtehnoloogilisi liime, mis kleepuvad, kui soovite, kuid vabastavad ka vajaduse korral.
"Tahtsime teada, kas õietolm võib nii kindlalt mesilase tagumiste jalgade külge kinnituda, kuidas õnnestub mesilastel tarusse naastes selle eemaldada, " rääkis Carson Meredith, Georgia Tehnika insener ja juhtiv autor. märtsis ajakirjas Nature Communications avaldatud pressiteates.
Põhimõtteliselt toimib see järgmiselt: mesilaste sülg on alguses pisut kleepuv nektari tõttu, mida nad joovad. Sülg katab õietolmu, kui mesilased seda koguvad. Siis katavad lilledest saadud õlid terava õietolmu palli. See kihilisuse tehnika on täiuslik meelitus ootamatu niiskuse tõrjumiseks.
"See toimib sarnaselt toiduõli kihiga, mis katab siirupikogumi, " ütles Meredith väljaandes. "Õli eraldab siirupi õhust ja aeglustab märkimisväärselt kuivamist."
Kiirus on ka võtmetegur. See taandub sellele, mida nimetatakse kiirustundlikuks reaktsiooniks, mis tähendab "mida kiiremini jõud seda eemaldada üritab, seda rohkem ta vastu peab", seisab pressiteates. Nii et kui mesilased kasutavad õietolmupallide eemaldamiseks tagajalgadega kooskõlastatud aeglaseid liikumisi, tulevad need ära lihtsalt. Kuid kui vabalt langev vihmapiis põrkub ühe kuuliga kokku, kleepub see intensiivsemalt.
Taolise liimi rakendused on väga erinevad. Meredith selgitas Smithsoniani ajakirjale saadetud meilisõnumis, et biopihustunud liim õitseb piirkondades, kus tugevus pole esmatähtis, kuid kus adhesioon peab olema kohandatav, häälestatav, reageerima stiimulitele või koos muude omadustega, nagu näiteks painduvus, biosobivus või niiskuskindlus. ”
Ta teeb koostööd nii meditsiini- kui ka kosmeetikaettevõtetega. (Kui olete kunagi leidnud, et eemaldate kangekaelse veekindla pinna, saate aru lahenduse vajadusest.) “Nendes väljades soovitakse sageli kleepumist, mis teatud tingimustel hoiaks pindu kokku, kuid mida saaks vajaduse korral vabastada. teatud seisund (kiirus, jõud, õhuniiskus) on ületatud, ”selgitab ta. "See hõlmab ka võimalust viia väikesi osakesi ühest kohast teise, näiteks jumestuskreemi pealekandmisel või ravimi kohaletoimetamisel keha teatud kudedesse."
See pole veel kõik: need õietolmugraanulid on looduslikult söödavad, nii et seda võiks kasutada ka toidus, näiteks “koogi või magustoidu dekoratiivsete esemete jaoks” või tahkete osakeste kleepimiseks, mis sisaldavad maitse lisaaineid, toitaineid, säilitusaineid, värvi jne., ”Selgitab Meredith.
Kassid on asjatundlikud groomers, kuna nende keeltel on õõnsad papillid.
(Elke Schroeder / EyeEm / Getty Images) Kassid veedavad päris suure osa ajast endale lakkudes. Selgub, et nende keel on arenenud tipphooldusefektiivsuse saavutamiseks - ja see võib tegelikult aidata meil paremate juukseharjade valmistamisel või isegi inspireerida pehmete robootika ja uut tüüpi puhastustehnoloogiate arengut.
Kassi klassikaliselt liivapaberiga y-keel on kaetud nurga all olevate naeltega, mida nimetatakse papillideks, mis on valmistatud keratiinist ehk meie küünte sama kõva kraamiga. See on see keeleosa, mida Georgia tehnikainstituudi teadlased huvitasid uurida, et teada saada, kuidas see niiskust kassi karusnahasse nii hästi jaotab.
Selgub, et papillid ei ole tegelikult täpilised ega koonusekujulised, nagu varasemate uuringute põhjal järeldati. Pigem, nagu kirjeldavad Georgia tehnikainstituudi insenerid uurimuses ajakirjas Proceedings of the National Academy of Sciences, on need kahe õõnsa otsaga kühvelikujulised. See kuju loob pindpinevuse, mis lukustab süljetilgad kuni puhastuseni, leidis meeskond. Ja need keeled mahutavad palju vedelikku. Kui meeskond pani proovile kassi keeled - surmajärgselt annetatud -, leidsid nad, et iga papilla mahutab umbes 4, 1 mikroliitrit vett, kuid kogu keele ulatuses on see piisav, et jaotada umbes viiendik tassi vett läbi looma karusnaha päevas, vahendab National Geographic .
Samuti rünnatakse papillae sõlme neljast erinevast suunast - see on täiuslik tõhusaks lahtiharutamiseks. Teadlased lõid isegi keelest inspireeritud hooldusharja (TIGR), kasutades kassikeelte 3D-mudeleid. Nad on taotlenud harja patenti, mida saaks kasutada ravimite pealekandmiseks või lemmikloomade sisse jäetavate šampoonide ja konditsioneeride levitamiseks allergeenide vähendamiseks.
Ja meeskond näeb ette muid rakendusi. "Ainulaadset selgroo kuju saab haarde hõlbustamiseks rakendada pehmes robootikas - eelnevad uuringud on näidanud, et mikrokonksud sobivad suurepäraselt kinni ka poorsete ja jäikade pindade haardumisel, " ütleb Alexis Noel, Georgia Tehnikainstituudi teadustehnik ja uuringu autor, meilisõnumis. Võib olla isegi uudne viis ripsmetuši pealekandmiseks, lisab ta.
