Podíl:
10 Více neuvěřitelných způsobů, jak nás příroda porazí v technologii
My lidské bytosti se nám podařilo nějaké úžasné úspěchy: mrakodrapy, vesmírné cesty, potápění na hlubokém moři a Dilbert komiks, mimo jiné. Přestože jsme tak chytří jako my, máme ještě co se naučit od našich spoluobčanů. Rostliny a zvířata ukazují úžasné výkony strojírenství po celou dobu.
Biomimikrie je akt modelování struktur, materiálů a systémů po biologických jednotkách a procesech. Již dříve jsme vám řekli o technologiích, které napodobují rysy zvířat. Zde je dalších deset příkladů, jak nás příroda naučila na vytváření pokročilých technologií.
10 Sharkskin a letecké cestování
Existuje důvod, proč byly žraloci předmětem mnoha děsivých příběhů; jsou to nejúčinnější dravci v přírodě. Tito lovci mají svou vodou optimalizovanou pokožku, díky které jim pomohou dosáhnout maximální rychlosti. Povrch žraločích kůže je tvořen drobnými "zuby" nazývanými kožní dásně. Tyto dermální dutiny (také označované jako plakoidní váhy) mají drážky, které vedou vodu, a tudíž redukují tah.
Ideální design žraločího kůže je zdrojem četných "Aha" momentů mezi vynálezci. Jedna skvělá aplikace pochází od tří vědců z německé výzkumné organizace Fraunhofer Society. Vyvinuli speciální barvu poté, co studovali žraločí kůži těsně. Tato barva, když je kartáčována na speciální šablonu a nanáší na povrch letadel, dosahuje struktury žraločích kůží a snižuje přetahování. Vědci tvrdí, že pokud by se tato barva aplikovala na každý letoun na planetě, ušetřilo by to až 4,48 milionu tun ropy.
9 školy rybích a větrných farmách
Je to docela fascinující sledovat, jak škola rybí plave v synchronizaci přes moře. Zdá se, že udržují krok s každým jiným bez ohledu na to, a to i při náhlých otáčkách. Jednou z teorií tohoto chování je skutečnost, že ryby ve škole mohou odklonit proudění okolních ryb. V podstatě se školství chová jako energeticky úsporná technika.
Tým v Caltech pod vedením profesora Johna Dabiriho navrhl vertikální větrné turbíny, které fungují podobným způsobem. Když jsou seskupeny, stanou se energeticky účinnějšími pomocí proudu vzduchu generovaného sousedními turbínami. Výsledkem je řada větrných turbín, které mohou převýšit běžné větrné mlýny. Tato zjištění byla podpořena podobnými studiemi, které provedly Stanford, Johns Hopkins University a University of Delaware.
8 Velryby a turbíny
Příroda nás ještě více učí o efektivitě větrné energie, jak dokládá velryba velryby. Obě velryby a větrné turbíny mají prospěch tím, že snižují množství tahu na jejich povrchu. Mírný obor to dosahuje díky hrbolům podél ploutví, nazývaným tuberkulózy. Tubercles dovolí velrybě manévrovat s minimálním přetažením, což je nezbytné při hledání potravy.
Samozřejmě, design se dobře přenáší na větrné turbíny. Profesor Frank Fish z univerzity v West Chesteru spolupracoval s týmem, který navrhl turbínovou čepel s tuberkulami. Výsledný design fungoval tak dobře, že mohl dokonce sbírat vítr v oblastech s nízkou rychlostí větru. Ryba je prezidentem kanadské operace nazvané Whalepower, která je věnována zdokonalení návrhů turbín a ventilátorů na základě zjištění jeho týmu.
7 Geckos a Power Adhesive
Přiznejte: někdy ve vašem životě jste trochu žárlivě, že geckové mohou bez námahy projít stěnami. Tajemství ještěrka pro lezení na stěně zmatené pozorovatele po tisíciletí. To bylo konečně vyřešeno v roce 2002, kdy vědci objevili na gekonových nohou miliony drobných chlupů nazývaných setae. Setae pomáhají produkovat slabé elektrostatické síly krátkého dosahu nazvané síly van der Waala.
Zatímco mnoho příkladů bylo navrženo pro tento přírodní výkon, jeden byl zvláště úspěšný: výrobek s názvem Geckskin. Tři podnikaví absolventi z University of Massachusetts Amherst vytvořili toto opakovaně použitelné super lepidlo inspirované mechanikou gecko noh. Lepivý materiál může mít na hladké stěně až 317 kilogramů (700 liber). Od svého debutu získal Geckskin ocenění od organizací a zpravodajství včetně CNN, Bloombergu a Opatrovník (poslední z nich označoval jako "papír pro slony").
6 netopýrů a SmartCanes
Netopýři jsou proslulí svou noční zdatností, která vychází z jejich jedinečné schopnosti rozlišit objekty ve tmě pomocí echolokace. Vysílají vysokorychlostní sonarové frekvence, které se odrážejí od objektů, se kterými by se stvoření mohlo srazit při létání.
Výzkumný tým na indickém technologickém institutu v Dillí, Indie, vzal najevo od netopýrů, aby změnil standardní bílou třtinu používanou slepými. Prostřednictvím svého výzkumu vytvořili SmartCane. Přístroj vydává podobný signál jako netopýři k detekci potenciálně nebezpečných objektů. Přístroj se připojí k standardní bílé třtině. Když se vlny vracejí do zařízení, vibrují, aby uživatelovi věděli, že se mu vyhnuly nějakému objektu.
Ačkoli podobné technologie již existují, jako je široce dostupný Ultracane, vývojáři SmartCane chtěli vytvořit produkt, který je nejen užitečný, ale také cenově dostupný pro všechny. SmartCane je v prodeji asi 50 dolarů, ve srovnání s 1 000 dolarů.
5 brouků a sklizeň vody
Inženýrství efektivní způsoby, jak sklízet vodu, bylo jedním z největších výzev moderní doby. Voda je tak drahocenný zdroj, že je těžké uvěřit, že nějaké stvoření by to mohlo jen vytáhnout z tenkého vzduchu. Nicméně, Stenocara gracilipes brouk může dělat právě to.
Tento chrobák pochází z pobřežní Namibské pouště v jihozápadní Africe, což je jedno z nejžhavějších a nejvíce nevídaných míst na Zemi. Když vítr zametá mlhu z oceánu, vodní kapky se shromažďují podél řady skleněných hrbolů podél zadní části brouky. Kvapky pak klesají malými kanály na ústa brouků. Tento proces je rozhodující pro přežití hmyzu, protože mlha se rotuje zhruba šestkrát za měsíc.
Existuje několik pokusů vědců o replikaci této užitečné schopnosti. Jeden z vědců britského ministerstva obrany provedl v roce 2001 výzkum na vytvoření stanu a střešních tašek, které mohou sběr vody v suchých oblastech. Společnost nazvaná NBD Nano byla také inspirována broukem. Společnost, kterou založili čtyři absolventi se zaměřením na biologii, organickou chemii a strojírenství, má za cíl vyrobit samoobslužnou láhev na vodu, která je založena na plášti brouků. Od roku 2012 vyráběli prototyp na trh.
4 mořské houby a solární panely
Na první pohled pomerančová puffballová houba nemusí vypadat hodně. Co víc může použít někdo jiný než moderní sprchový doplněk? Ukazuje se, že tyto jednoduché bezobratlí mají zvláštní schopnost sklízet křemík z mořské vody a používat je k tomu, aby vytvořili své houbovité tělo. Tento proces by mohl potenciálně poskytnout způsob, jak vybudovat levnější a ekologičtější solární panely.
Výrobci obvykle vytvářejí solární panely položením chemikálií na inertní povrch, aby vytvořili tenkou, krystalickou vrstvu. Tato vrstva působí jako polovodič, který generuje elektrický proud při zasažení slunečním světlem. Tento vysokoteplotní nízkotlaký proces je energeticky náročný, a proto nákladný.
Výzkumník Daniel Morse a jeho tým na univerzitě v Kalifornii Santa Barbara navrhli způsob, jak napodobit schopnost oranžové pěnové houby vyrábět křemík bez použití vysokých teplot a nízkého tlaku. Houba provádí tento výkon díky enzymu zvanému silikatein, který pomáhá přeměnit kyselinu křemičitou v mořské vodě na silikonové špičky.
Použitím tekutého dusičnanu zinečnatého místo mořské vody a amoniaku namísto silikateinu byl tým schopen replikovat proces mořské houby a aplikovat ho na solární články. Tento proces vyžaduje další rozvoj, ale je to slibný způsob, jak zvýšit dostupnost sluneční energie pro všechny.
3 dřevěné vazy a kosmické vrtačky
Nástroje postavené pro použití ve vesmíru mají obvykle stejné problémy: jsou objemné, pracují pomalu a nasávají velké množství energie. Vesmírná vrtačka není výjimkou. Ještě problematičtější je, že pohyb vrtulníků ve vesmíru může způsobit, že se v prostředí s nízkou gravitací vznáší.
Zadejte velkou dřevěnou osu. Také známá jako vosí rohovitá, samice tohoto druhu sportují ovipositor, špičatou trubicovitou strukturu, která slouží k položení vejce na zadní straně těla. Vejce vnáší nalezení vhodného stromu, vede ovipositor do kmene, a ukládání vajec do kmene. Celý proces jí vůbec neškodí, což je impozantní, vzhledem k tomu, že tento malý hmyz v podstatě řídí své tělo na masivní dřevo.
V roce 2006 vydal tým čtyř vědců na univerzitě v Bath ve Spojeném království papír, který navrhl vesmírné vrtání modelované po ženské dřevěné vosce. Tato vrtačka by byla dostatečně silná k tomu, aby vrhala pevnou horninu pomocí stejného vzoru jako ovipositor. Julian Vincent, profesor biomechaniky týmu, uvedl, že nejtěžší část dostala kosmické agentury, aby přijaly nový design. Říká, že kosmickí inženýři většinou neradi používají novější technologie, pokud současný stále pracuje.
2 Motýly a obrazovky bez oslnění
Motýly jsou velmi dobré při inspirující vizuální technologii, takže není překvapením, že tajemství, které by mohlo vyloučit záření obrazovky mobilního telefonu, mohlo také pocházet z těchto krásných tvorů. V roce 2015 překvapivě objevili němečtí vědci z Technologického institutu v Karlsruhe: přítomnost nepravidelně tvarovaných nanoskopických struktur na křídlech skleněného motýla odstraňuje většinu odraženého světla. Jejich poznatky byly publikovány v časopise Přírodní komunikace.
Výzkum, jak tuto technologii aplikovat na obrazovky mobilních zařízení, je stále v plném proudu. Pokud budete úspěšní, můžete políbit, když se snažíte číst svůj telefon venku na rozloučenou.
1 termitů a zelených budov
Jeden úžasný výkon přírody, který se nachází po celé Africe, je mohutný termitem. Postavené zcela ze země, tyto struktury mohou stát překvapivě vysoká a domovní masivní kolonie termitů. Nejen to, ale mají také velmi účinnou metodu regulace teploty a větrání. Pro jeden, hromby jsou obvykle postavené s orientací sever-jih. To umožňuje, aby hromada absorbovala teplo na základnu, když je Slunce nízká a aby se zabránilo přílišnému vystavení teplu během nejžhavější části dne. Termity otvírají a uzavírají řadu větracích otvorů uvnitř hromady, aby regulovaly teplý vzduch, který se dostává přes základnu konstrukce. Úžasné, že?
Inženýři z celého světa si všimli designových schopností termitů a přizpůsobili je pro lidské použití. Eastgate Center v Harare, Zimbabwe, největší nákupní a kancelářský komplex v zemi, byl postaven na zásadách zelené architektury inspirovaných termitovými mohyly. Tato budova nemá žádné tradiční systémy vytápění ani chlazení, ale používá pasivní systém, který je tvořen ventilátorem a větracími otvory, které regulují teploty po celý rok. Projekt byl navržen místním architektem Mickem Piercem, který také navrhl podobnou budovu v Melbourne v Austrálii.