Πολλές από τις πιο εμπνευσμένες λύσεις στον κόσμο της τεχνολογίας έχουν δημιουργηθεί από επιστήμονες που έκλεψαν τις ιδέες τους από τον φυσικό κόσμο.
Το Velcro εφευρέθηκε όταν ο Ελβετός μηχανικός George de Mestral θαύμασε το πως τα γρέζια της κολλιτσίδας κόλλησαν στο τρίχωμα του σκύλου του.
Το 1941, ο Ελβετός μηχανικός και εφευρέτης George de Mestral έδειξε ενδιαφέρον για τα γρέζια της κολλιτσίδας που κόλλησαν στο τρίχωμα του σκύλου του καθώς περνούσαν από κάτι φυτά σε μια πεζοπορία τους.
Αναγνωρίζοντας τις δυνατότητες των μοναδικών δυνατοτήτων στερέωσης των εκατοντάδων μικροσκοπικών «αγκίστρων» στο γρέζι, ο de Mestral εργάστηκε ακούραστα για να αναπτύξει μια διαδικασία για να μεταφέρει το κούμπωμα της κολλιτσίδας σε υφάσματα και να δημιουργήσει αυτό που σήμερα ονομάζουμε χριτς χρατς. Η ανάπτυξη ενός υφάσματος που θα αναπαράγει αυτές τις επεκτάσεις σε σχήμα αγκίστρου αποδείχθηκε δύσκολη, αλλά ο de Mestral ήταν αποφασισμένος.
Κατά την διάρκεια του πειραματισμού του με διάφορα υφάσματα στην Λυών της Γαλλίας, έπεσε πάνω σε ένα νήμα πολυαμιδίου. Το πολυαμίδιο είχε τις ιδανικές ιδιότητες – ανθεκτικότητα και “μνήμη” – για να παρέχει το ισχυρό και ανθεκτικό δέσιμο που απαιτείται για τον επαναστατικό του συνδετήρα.
Ενώ το ύφασμα «βρόχου» μπορούσε να κατασκευαστεί με σχετική ευκολία, το ύφασμα με γάντζο αποδείχθηκε πιο δύσκολο. Ο de Mestral εφηύρε μια συσκευή — βασισμένη σε κουρευτικές μηχανές κουρείου — που μπορούσε να κόψει αποτελεσματικά τις θηλιές, μετατρέποντάς τες σε γάντζους.
Η ιδέα για τα ρομποτικά χέρια
H ιδέα για τα ρομποτικά χέρια προήλθε από την κίνηση και την ικανότητα λαβής της προβοσκίδας των ελεφάντων.
Το Bionic Handling Assistant είναι ένας ρομποτικός βραχίονας που εμπνεύστηκε από το μεγάλο εύρος κίνησης και την ικανότητα λαβής της προβοσκίδας του ελέφαντα.
Ο ρομποτικός βραχίονας κινείται επειδή οι θάλαμοι στο εσωτερικό του βραχίονα γεμίζουν με πεπιεσμένο αέρα, επιτρέποντας ένα ευρύ φάσμα κίνησης ενώ είναι και ελαφρύ. Οι θάλαμοι λειτουργούν με αισθητήρες μέσα στο χέρι για να ελέγχουν με ακρίβεια τις κινήσεις. Η λαβή αποτελείται από τρία «νύχια» που μπορούν να διαμορφώσουν το σχήμα ενός αντικειμένου, καθιστώντας ευκολότερο το μάζεμα και το κράτημα αντικειμένων.
Ο κορμός της προβοσκίδας ενός ελέφαντα είναι εξαιρετικά δυναμικός, ικανός όχι μόνο να κινείται προς διάφορες κατευθύνσεις αλλά και σε θέση να το κάνει με τεράστια δύναμη και ακρίβεια. Το κάνει αυτό χωρίς την σκελετική υποστήριξη ή την μετατόπιση του υγρού σε όλο τον μυ.
To μπροστινό μέρος των τρένων της Ιαπωνίας επανασχεδιάστηκε μιμούμενο το ράμφος μιας αλκυόνας.
Με την τεχνική αυτή μειώθηκε η ηχητική έκρηξη που έκαναν τα τρένα κατά την έξοδο από τις σήραγγες.
Ο Eiji Nakatsu ήταν ο γενικός διευθυντής του τμήματος τεχνικής ανάπτυξης για τα λεγόμενα τρένα «bullet» της Ιαπωνίας, φημισμένα για την ταχύτητα και ασφάλειά τους. Αφού παρακολούθησε μια διάλεξη του 1990 για τα πουλιά από έναν μηχανικό αεροπορίας, ο Nakatsu, ο οποίος είναι επίσης μηχανικός, συνειδητοποίησε ότι μελετώντας την πτήση των πουλιών θα μπορούσε να φέρει το τρένο του και εμάς στο μέλλον.
Οι γραμμές Sanyo και Kyushu Shinkansen, που λειτουργούν από την Japan Railway West, συνδέουν τις δύο μεγαλύτερες πόλεις της δυτικής Ιαπωνίας. Το να κάνει τα τρένα του πιο γρήγορα ήταν ένας από τους στόχους του Nakatsu, αλλά για να το κάνει αυτό, έπρεπε πρώτα να τα κάνει πιο ήσυχα. Τα τρένα περνούσαν μέσα από πυκνές γειτονιές και πολλά τούνελ. Ο πιο δυνατός θόρυβος προερχόταν από τις συνδέσεις με τα εναέρια καλώδια (παντογράφους) και την ανάδυση των τρένων από τις σήραγγες στην γραμμή. Αυτή η δυναμική ήταν τόσο ισχυρή που δημιουργούσε ηχητικές εκρήξεις που ακούγονταν από τους κατοίκους 400 μέτρα μακριά.
Ο Nakatsu άρχισε να ενδιαφέρεται για τα μέρη των φτερών της κουκουβάγιας που μειώνουν το θόρυβο. Αυτά περιλαμβάνουν μια σειρά από οδοντώσεις που μοιάζει με χτένα που αναπτύσσεται στο μπροστινό άκρο των πρωτευόντων φτερών. Οι κροσσοί χρησιμεύουν για την διάσπαση του αέρα που ορμάει πάνω από το φτερό σε μικροαναταράξεις και αυτό πνίγει τον ήχο που εμφανίζεται συνήθως στα φτερά χωρίς αυτό το χαρακτηριστικό.
Έβαλε την ομάδα του να δοκιμάσει πρωτότυπα σχήματα που μιμούνται αυτές τις μορφές.
Το 1994, ένα νέο «φτερόγραφο» αντικατέστησε τον παραδοσιακό παντογράφο και γνώρισε μεγάλη επιτυχία. Το πρόβλημα της ηχητικής έκρηξης όμως ήταν πολύ πιο περίπλοκο.
Η ομάδα σχεδιασμού θα έπρεπε να βρει έναν τρόπο να επανασχεδιάσει το σχήμα του τρένου για να πάει πιο γρήγορα χωρίς να δημιουργεί τις ηχητικές εκρήξεις.
Από τις εμπειρίες του από την παρατήρηση πουλιών, ο Makatsu θυμήθηκε την αλκυόνα, ένα πουλί που καταδύεται με μεγάλη ταχύτητα από το ένα μέρος, (τον αέρα) στο άλλο που είναι 800 φορές πιο πυκνό (το νερό), με μόλις ένα πιτσίλισμα. Υπέθεσε ότι το σχήμα του ράμφους του ήταν αυτό που επέτρεπε στο πουλί να κόβει τόσο άμεσα και ήρεμα το νερό.
Η ομάδα σχεδιασμού ξεκίνησε να δοκιμάσει διάφορα σχήματα μύτης σε μια σήραγγα μοντέλου σε κλίμακα και να μετρήσει τα κύματα πίεσης που δημιουργούνται.
Πειραματίστηκαν με διάφορα σχήματα, από την πιο παραδοσιακή μύτη από σφαίρα έως ένα σχήμα που είχε ως πρότυπο το ράμφος της αλκυόνας.
Όλες οι δοκιμές επιβεβαίωσαν ότι το σχέδιο από το ράμφος της αλκυόνας ήταν, πράγματι, το πιο αποτελεσματικό από όλα όσα δοκιμάστηκαν.
Υπάρχουν διάφοροι τύποι μίμησης, η πιο συχνή είναι η απλή ιδέα της αντιγραφής από κάτι που υπάρχει στην φύση. Τα κτίρια είναι ένα προφανές παράδειγμα, όπως περιγράφεται από έρευνα που δημοσιεύτηκε στο Nature.
Το εθνικό στάδιο του Πεκίνου είναι εμπνευσμένο από μια φωλιά πουλιών.
Ο ναός του Lotus στην Ινδία έχει το σχήμα (εννοείται) του λωτού.
Περιτριγυρισμένο από καταπράσινους διαμορφωμένους κήπους, αυτή η δομή εμπνευσμένη από τον λωτό απλώνεται σε 26 στρέμματα γης. Κατασκευασμένο από λευκό μάρμαρο που προέρχεται από την Ελλάδα, αποτελείται από 27 πέταλα σε αυτόνομη κατάσταση. Υπάρχουν εννέα είσοδοι που ανοίγουν σε μια τεράστια κεντρική αίθουσα, η οποία έχει ύψος περίπου 40 μέτρα. Ο ναός έχει χωρητικότητα 1300 ατόμων και μπορεί να φιλοξενήσει 2500 άτομα την φορά.
Η ικανότητά μας να αντιγράφουμε την φύση γίνεται πιο εξελιγμένη χάρη στην πρόοδο της νανοτεχνολογίας.
Το μικροσκόπιο ατομικής δύναμης, που εφευρέθηκε την δεκαετία του 1980, χρησιμοποιεί έναν ανιχνευτή με μια πολύ αιχμηρή άκρη 1.000 φορές μικρότερη από το πλάτος της τρίχας και μπορεί να σαρώσει προσεκτικά τα υλικά του δείγματος. Αυτό έχει διευκολύνει την ανάπτυξη της βιομιμητικότητας, η οποία επιτρέπει την καλύτερη αναπαραγωγή των φυσικών υλικών από ποτέ.
Ο Saurav Goel, καθηγητής κατασκευής στο London South Bank University, εργάζεται για να κατασκευάσει υλικά που αποσυντίθενται, ως βιώσιμες εναλλακτικές λύσεις σε αυτά που χρησιμοποιούνται σήμερα.
Η ομάδα του προσπαθεί να αντιγράψει φτερά λιβελούλας, τα οποία είναι φυσικά αντιβακτηριακά, για χρήση σε τεχνητά μέρη του σώματος, επειδή θα μπορούσαν να είναι πιο υγιεινά από τα σημερινά υλικά.
Στόχος του είναι να δημιουργήσει ένα «βιο-ρομπότ». Στα επόμενα 50 χρόνια που θα έρθουν θα έχουμε μαλακούς ιστούς που θα μοιάζουν με αυτούς του ανθρώπου.
«Μπορούμε να φτιάξουμε αυτά τα χαρακτηριστικά με τα όργανα μηχανικής υπερακρίβειάς μας», δήλωσε ο συγγραφέας της μελέτης Saurav Goel.
Πολλές μελέτες έχουν εντοπίσει διάφορους μηχανισμούς με τους οποίους οι φυσικές επιφάνειες σκοτώνουν τα βακτήρια, συμπεριλαμβανομένων των χημικών αντιδράσεων, της τραχύτητας της επιφάνειας ή της ικανότητας των βακτηρίων να ακουμπούν στην επιφάνεια.
«Ο τελικός στόχος είναι μια πρόθεση την οποία μπορώ να εμφυτεύσω με κλινικές αποδείξεις ότι σκοτώνει τα βακτήρια και μειώνει το ποσοστό μόλυνσης», δήλωσε ο συν-συγγραφέας της μελέτης Oliver Pearce του Πανεπιστημιακού Νοσοκομείου Milton Keynes στο Buckinghamshire της Αγγλίας.
Η συντριπτική πλειοψηφία των λοιμώξεων που σχετίζονται με τα εμφυτεύματα προκαλούνται από σταφυλόκοκκους και στρεπτόκοκκους. Η εξάλειψη της επίδρασής τους θα μειώσει τις λοιμώξεις έως και 90%, σύμφωνα με τους συγγραφείς της μελέτης. Η τεχνολογία θα μπορούσε να εφαρμοστεί ώς πρόσθετα σε όλα τα μέρη του σώματος. Η μελέτη δημοσιεύεται στο περιοδικό Applied Physics Reviews.
Μύδια προσκολλημένα σε έναν βράχο.
Η ικανότητα των μυδιών να προσκολλώνται στους βράχους έχει οδηγήσει τους επιστήμονες να προσπαθήσουν να παράγουν παρόμοιες κολλώδεις πρωτεΐνες, οι οποίες θα μπορούσαν να συντήξουν υλικά κάτω από το νερό.
Όσοι έχουν προσπαθήσει να ξεκολλήσουν ένα μύδι πάνω από ένα ξύλο ή βράχο, ξέρουν πόσο πεισματάρικο είναι αυτό το υποβρύχιο μαλάκιο. Το κολλώδες μυστικό του έχει γοητεύσει από καιρό τους επιστήμονες. Για χρόνια, οι ερευνητές προσπαθούσαν να αναπαράγουν την εξαιρετική του κόλλα και τις ιδιότητές της στο εργαστήριο, στοχεύοντας μερικές από τις οκτώ πρωτεΐνες που εκκρίνουν τα μύδια και χρησιμοποιούν για να προσκολληθούν σε επιφάνειες.
Θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για το κλείσιμο τραυμάτων μετά από μια επέμβαση.
Η υποβρύχια κόλλα των μυδιών εμπνέει και το συνθετικό τσιμέντο.
Οι ερευνητές χρησιμοποιούν τα ισχυρότερα μυστικά της φύσης για να κατασκευάσουν ακόμα ισχυρότερα βιοϋλικά.
Μητέρα πάπια κολυμπά σε σχηματισμό με τα παπάκια της.
Η μελέτη του τρόπου με τον οποίο οι πάπιες προωθούνται προς τα εμπρός όταν κολυμπούν στην σειρά θα μπορούσε να παρέχει ενδείξεις για την αποτελεσματικότερη αποστολή αγαθών με πιο αποδοτικούς τρόπους ενεργειακά.
Όταν ένα παπάκι βρίσκει το «μαγικό σημείο» πίσω από την μητέρα του, συμβαίνει κάτι που ονομάζεται «καταστροφική παρεμβολή κυμάτων», αντί να κρατά το παπάκι πίσω, το τραβάει στην πραγματικότητα προς τα εμπρός, ώστε να χρησιμοποιεί λιγότερη ενέργεια για να κωπηλατεί. Τα υπόλοιπα παπάκια στην σειρά επωφελούνται επίσης.
Εάν τα πλοία ταξίδευαν ως «υδάτινα τρένα» θα μπορούσαν να μεταφέρουν περισσότερο φορτίο χωρίς πρόσθετα καύσιμα.
Ρίζες μικροπράσινων μπιζελιών που αναπτύσσονται σε κοκοφοίνικα καρύδας.
Ρίζες φυτών όπως αυτές έχουν φυσικές τεχνικές καθαρισμού του νερού.
Οι ρίζες των φυτών είναι σε θέση να απορροφούν επιλεκτικά νερό και συγκεκριμένα θρεπτικά συστατικά που χρειάζονται για την ανάπτυξη τους. Οι επιστήμονες προσπαθούν να τα μιμηθούν δημιουργώντας καλύτερες τεχνικές για τον καθαρισμού του νερού.
Το μπλε και το πράσινο δέρμα ενός χαμαιλέοντα που αλλάζει χρώμα
Το δέρμα ενός χαμαιλέοντα που αλλάζει χρώμα είναι η έμπνευση για τεχνητά «έξυπνα δέρματα» που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ως καμουφλάζ.
Το δέρμα του χαμαιλέοντα που αλλάζει χρώμα περιέχει μικρούς κρυστάλλους, οι οποίοι αντανακλούν το φως διαφορετικά ανάλογα με το πόσο μεγάλα είναι ή πώς είναι τακτοποιημένα – για να αλλάξουν χρώμα απλώς τεντώνουν ή χαλαρώνουν το δέρμα τους.
Οι επιστήμονες επεξεργάζονται πώς να αντιγράψουν τον τρόπο που προσαρμόζουν τα χρώματά τους με βάση το περιβάλλον τους για να φτιάξουν τεχνητά «έξυπνα δέρματα» που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ως καμουφλάζ ή σηματοδότηση σε μεγάλες αποστάσεις.
Κοντινή όψη ενός φύλλου φυτού
Οι επιστήμονες προσπαθούν να αναπαράγουν την ικανότητα ενός φυτού να παγιδεύει την ενέργεια του ήλιου κατά την διάρκεια της φωτοσύνθεσης για την παραγωγή καυσίμου με ηλιακή ενέργεια.
Τα φυτά παράγουν τροφή με φωτοσύνθεση και όταν το κάνουν αυτό απορροφούν διοξείδιο του άνθρακα από την ατμόσφαιρα.
Για δεκαετίες, οι επιστήμονες προσπαθούν να επαναλάβουν αυτή την διαδικασία ως τρόπο παραγωγής ενέργειας και αντιμετώπισης της κλιματικής κρίσης. Ερευνητές στην Καλιφόρνια κατάφεραν τώρα να μετατρέψουν το διοξείδιο του άνθρακα σε αιθανόλη (η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο) χρησιμοποιώντας μια αυτοσχέδια ηλιακή κυψέλη.
Η αντιβακτηριδιακή δύναμη του ιστού της αράχνης.
Ο μεταξωτός ιστός μιας αράχνης φαίνεται πολύ εύθραυστος για να διαρκέσει πολύ. Ωστόσο, ορισμένοι ιστοί μπορούν να επιβιώσουν με ελάχιστες επισκευές για μέρες ή ακόμα και εβδομάδες χωρίς να καταστραφούν από οργανισμούς αποσύνθεσης όπως μύκητες και βακτήρια. Και εκτός από αυτό, σε όλη την ιστορία οι άνθρωποι χρησιμοποίησαν μετάξι αράχνης για να επουλώνουν τις πληγές, υποδηλώνοντας ότι μπορεί να έχουν αντιμικροβιακές ιδιότητες.
Η αναζήτηση έμπνευσης από την φύση είναι κάτι που έχει εμφανίζεται τακτικά σε όλη την ιστορία της ανθρωπότητας.
Παρά το γεγονός ότι ο κόσμος καθοδηγείται περισσότερο από την τεχνολογία κάθε λεπτό, υπάρχουν πολύ λίγα πράγματα που μπορούν να εμπνεύσουν κάποιον όπως κάνει η φύση. Από ένα ενιαίο ροδοπέταλο που σπειροειδώς φτάνει στο έδαφος μέχρι έναν πανίσχυρο ψαραετό που κυνηγάει το θήραμά του, τα αμέτρητα πρόσωπα της Μητέρας Φύσης θα συνεχίσουν να μαγεύουν και να παρέχουν έμπνευση για μερικά από τα πιο διάσημα έργα τέχνης και πρωτοπορίας που έχει δει ποτέ ο κόσμος.
Δεν υπάρχουν σχόλια :
Δημοσίευση σχολίου