Del:
10 Flere utrolige måder Naturen slår os i teknologi
Vi mennesker har formået nogle fantastiske resultater: skyskrabere, rumrejser, dybhavsdykning og Dilbert tegneserier, blandt andet. Men så klog som vi er, har vi stadig meget at lære af vores medmennesker. Planter og dyr demonstrerer fantastiske teknikker hele tiden.
Biomimicry er en handling af modelleringsstrukturer, materialer og systemer efter biologiske enheder og processer. Vi har tidligere fortalt dig om teknologier, der efterligner dyrs egenskaber. Her er ti eksempler på hvordan naturen har skullet os om at skabe avanceret teknologi.
10 Sharkskin og Air Travel
Der er en grund til, at hajer har været genstand for så mange skræmmende historier; de er nogle af de mest effektive rovdyr, der findes i naturen. Disse jægere har deres vandoptimerede hud til at takke for at hjælpe dem med at nå deres topphastigheder. Overfladen af sharkskin består af små "tænder" kaldet dental denticles. Disse dental dentikler (også kaldet placoid skalaer) har riller, der kanaliserer vand, hvilket reducerer træk.
Det ideelle design af sharkskin har været kilden til mange "Aha" øjeblikke blandt opfindere. En glimrende ansøgning kommer fra tre forskere fra Fraunhofer Society, en tysk forskningsorganisation. De udviklede en særlig maling efter at have studeret sharkskin tæt på. Denne maling, når den børstes på en speciel stencil og påføres overfladen af flyvemaskiner, opnår strukturen af sharkskin og reducerer træk. Forskerne hævder, at hvis denne maling blev anvendt på alle fly på planeten, ville det spare op til 4,48 millioner tons brændstof om året.
9 Skoler til fisk og vindmølleparker
Det er ret fascinerende at se en skole med fiskesvøm i synkronisering gennem havet. De ser ud til at holde trit med hinanden, uanset hvad, selv når de gør pludselige sving. En teori bag denne adfærd er, at fisk i en skole kan glide af strømmen af den omgivende fisk. Grundlæggende fungerer skolegang som en energibesparende teknik.
Et team på Caltech ledet af professor John Dabiri konstruerede vertikale vindmøller, der opererer på en lignende måde. Når de grupperes sammen, bliver de mere energieffektive ved at bruge den luftstrøm, der genereres af nabobrombiner. Resultatet er en vifte af vindmøller, der kan overgå konventionelle vindmøller. Disse resultater er blevet støttet af lignende undersøgelser udført af Stanford, Johns Hopkins University og University of Delaware.
8 Humpback Whales And Turbine Blades
Naturen har endnu mere at lære os om vindenergi effektivitet, som demonstreret af pukkelhvalen. Både pukkelhval og vindmøller nyder godt af at reducere trækmængden på deres overflader. Den blide kæmpe opnår dette takket være bumpene langs dens finner, kaldet tubercles. Tubercles tillader hvalen at manøvrere med minimal træk, hvilket er nødvendigt, når det søger mad.
Selvfølgelig overfører designen godt til vindmøller. Professor Frank Fish of West Chester University arbejdede sammen med et hold for at designe et turbineblad med tuberkler. Det resulterende design fungerede så godt, at det endda kunne samle vind i områder med lav vindhastighed. Fisk er præsident for en Canada-baseret operation kaldet Whalepower, der er dedikeret til forbedrede turbine- og fandesigner baseret på hans holds resultater.
7 Geckos og Power Adhesive
Indrøm det: På et tidspunkt i dit liv har du været lidt misundelig, at geckoer nemt kan gå op på væggene. Mystiket af klatring i ørkenen har forbløffet observatører i årtusinder. Det blev endelig løst i 2002, da forskerne opdagede millioner af små hår på geckoens fødder kaldet setae. Setaene bidrager til at producere svage elektrostatiske kræfter, der kaldes van der Waal.
Selv om der har været mange foreslåede ansøgninger til denne naturkunst, har en især haft succes i sig selv: et produkt kaldet Geckskin. Tre initiativrige kandidater fra University of Massachusetts Amherst skabte dette genanvendelige superklæbemiddel inspireret af mekanikerne til gecko fødder. Det klæbende materiale kan holde op til 317 kg på en glat væg. Geckskin har siden sin debut vundet anerkendelser fra organisationer og nyheder, herunder CNN, Bloomberg og Formynderen (den sidste kaldte det som "flypapir til elefanter").
6 flagermus og smartcanes
Flagermus er berømt for deres natlige dygtighed, der kommer fra deres unikke evne til at skelne objekter i mørket ved hjælp af ekkolokation. De udsender højfrekvente sonarfrekvenser, der hopper ud af objekter, som skabningen potentielt kunne kollidere med under flyvning.
Et forskergruppe ved Det Indiske Institut for Teknologi i Delhi, Indien, har taget et signal fra flagermus for at revolutionere den standard hvide stok, der anvendes af blinde mennesker. Gennem deres forskning skabte de SmartCane. Enheden udsender et lignende signal til flagermus for at detektere potentielt farlige genstande. Enheden fastgøres til en standard hvid stok. Når bølgerne vender tilbage til enheden, vibrerer den for at lade brugeren vide for at undgå en genstand i hans eller hendes vej.
Selvom der findes lignende teknologier, som f.eks. Den meget tilgængelige Ultracane, ville udviklerne af SmartCane skabe et produkt, der ikke kun er nyttigt, men overkommeligt for alle. SmartCane sælger på omkring $ 50, sammenlignet med $ 1.000 Ultracane.
5 kugler og vandhøstning
Engineering effektive måder at høste vand på har været en af de største udfordringer i den moderne æra. Vand er sådan en værdifuld ressource, som det er svært at tro, at enhver væsen kun kunne trække den ud af tynd luft. Men Stenocara gracilipes biller kan bare gøre det.
Denne bille er indfødt i den kystnære Namib ørken i det sydvestlige Afrika, et af de hotteste og mest ubehagelige steder på Jorden. Når vinden fejer tåge ind i havet, samler vanddråber sig langs en række glaslignende bump langs billerens ryg. Dråberne løber derefter ned små kanaler til billeens mund. Denne proces er afgørende for insektets overlevelse, da tågen kun ruller omkring seks gange om måneden.
Forskere har forsøgt flere forsøg på at replikere denne nyttige evne. For det andet gennemførte forskere ved Det britiske forsvarsministerium forskning i 2001 om at skabe telte og tagsten, der kan samle vand i tørre områder. Et firma kaldet NBD Nano blev også inspireret af billedet. Grundlagt af fire kandidater med grader inden for biologi, organisk kemi og maskinteknik, har firmaet til formål at producere en selvfyldende vandflaske baseret på billehalens skal. Fra og med 2012 producerede de en prototype for at komme på markedet.
4 havsponge og solpaneler
Ved første øjekast kan den orange puffball svamp måske ikke se meget ud. Hvad mere kan nogen bruge det til, bortset fra et trendy brusebad tilbehør? Det viser sig, at disse enkle hvirvelløse dyr har en særlig evne til at høste silicium fra havvand og bruge det til at opbygge deres svampede kroppe. Denne proces kunne potentielt give mulighed for at bygge billigere og mere miljøvenlige solpaneler.
Fabrikanter opretter typisk solpaneler ved at lægge kemikalier på en inert overflade for at skabe et tyndt krystallinsk lag. Laget fungerer som en halvleder, der genererer en elektrisk strøm, når sollys rammer den. Denne højtryks-lavtryksproces er energiintensiv og derfor dyr.
Forsker Daniel Morse og hans team ved University of California Santa Barbara udtænkte en måde at efterligne den orange puffball svamp evne til at producere silicium uden at bruge høje temperaturer og lavt tryk. Svampen udfører denne oplevelse takket være et enzym kaldet silicatin, som hjælper med at omdanne kiselsyre i havvand til silica spikes.
Ved at anvende flydende zinknitrat i stedet for havvand og ammoniak i stedet for silicatin kunne holdet replikere havs svampens proces og anvende det på solceller. Processen har brug for yderligere udvikling, men det er en lovende måde at gøre solenergi mere tilgængelig for alle.
3 Træhveps og rumboremaskiner
Værktøjer bygget til brug i det ydre rum har typisk de samme problemer: De er klare, arbejder langsomt og suger op store mængder strøm. Rumborren er ingen undtagelse. Endnu mere problematisk, bevægelsen af jord-stil øvelser kan gøre dem flyde væk i et lavt tyngdekraft miljø.
Indtast den store træhvep. Også kendt som Horntail Wesp, har hunner af denne art en ovipositor, en spids rørlignende struktur, der bruges til æglægning på bagsiden af deres kroppe. Hun lægger æg ved at finde et passende træ, der fører ovipositoren ind i stammen, og deponere æggene i bagagerummet. Hele processen påvirker ikke hende hende, hvilket er imponerende, da dette lille insekt grundlæggende kører hendes krop i massivt træ.
I 2006 udgav et hold af fire forskere ved University of Bath i Det Forenede Kongerige et papir, der foreslog en pladsbor modeleret efter den kvindelige træhvide. Denne øvelse ville være kraftig nok til at bore gennem solid rock med samme design som ovipositoren. Julian Vincent, holdets biomimetikprofessor, udtalte, at den hårdeste del fik rumbureauer til at acceptere det nye design. Han siger, at rumteknikere normalt ikke kan lide at bruge nyere teknologier, hvis den nuværende stadig arbejder.
2 sommerfugle og blændingsfri skærm
Sommerfugle er meget gode til inspirerende visuel teknologi, så det er ikke overraskende, at hemmeligheden at fjerne mobiltelefon skærmblænding også kunne komme fra disse dejlige væsner. I 2015 gjorde tyske forskere ved Karlsruhe Institute of Technology en overraskende opdagelse: Tilstedeværelsen af uregelmæssigt formede, nanoskopiske strukturer på vingerne på glasswingens sommerfugl eliminerer det mest reflekterede lys. Deres resultater blev offentliggjort i tidsskriftet Naturkommunikation.
Forskning på, hvordan man bruger denne teknologi til mobilenhedsskærme, er stadig i gang. Hvis det lykkes, kan du kysse kæmper for at læse din telefon udendørs farvel.
1 Termitter Og Grønne Bygninger
En fantastisk feat af natur findes i hele Afrika er den mægtige termite mound. Bygget helt af jorden, kan disse strukturer stå overraskende høje og huse massive kolonier af termitter. Ikke kun det, men de har også en meget effektiv metode til regulering af temperatur og ventilation. For en er mundene normalt bygget med nord-syd orientering. Dette gør det muligt for højen at absorbere varme til sin base, når solen er lav, og for at undgå for meget varmeeksponering i den varmeste del af dagen. Termitter åbner og lukker en række udluftninger inde i højen for at regulere den varme luft, der kommer op gennem strukturens bund. Awesome, right?
Ingeniører verden over har taget mærke til termitternes design evner og tilpasset dem til menneskelig brug. Eastgate Center i Harare, Zimbabwe, det største shopping- og kontorkompleks i landet, blev bygget på grønne arkitekturprincipper inspireret af termithøje. Denne bygning har ingen konventionelle opvarmnings- eller kølesystemer, men bruger et passivt system, der består af ventilatorer og ventilationskanaler for at regulere temperaturer året rundt. Det blev designet af lokal arkitekt Mick Pierce, der også designede en lignende bygning i Melbourne, Australien.