Arkitek British, Michael Pawlyn menganggap alam semula jadi sebagai "katalog produk", yang mana ia menerangkan dalam TED Talk, "telah mendapat manfaat daripada tempoh penyelidikan dan pembangunan 3.8 bilion tahun."
"Memandangkan tahap pelaburan, " dia terus berkata, "masuk akal untuk menggunakannya."
Walaupun teknologi baru kadang-kadang boleh merasa pelik, hampir yang lain di dunia pada mulanya, masa depan inovasi sebenarnya melibatkan para penyelidik yang lebih memahami dunia semulajadi di sekeliling kita. Dan pencipta sedang menangkap, dengan semakin banyak biomimikri, atau proses merancang produk untuk berfungsi sebagai haiwan dan tumbuhan yang dilakukan selepas penalaan halus evolusi. Dari udang mantis ke lebah lebah, para jurutera tidak meninggalkan batu untuk ditolak.
Berikut adalah lima penemuan baru-baru ini di dunia semulajadi yang mungkin suatu hari nanti membawa kepada penemuan baru.
Udang mantis mempunyai perisai yang hebat yang diperbuat daripada mikrostruktur yang tahan impak.
Udang mantis adalah syaitan-syaitan kecil yang tidak dapat bangkit dari perjuangan-bahkan dengan jenis mereka sendiri. Hebatnya, dua udang mantis dapat mengucapkannya dan tetap tidak terjejas sesudahnya. Itu kerana pejuang-pejuang kecil yang sukar diliputi oleh perisai yang sangat kuat di belakang mereka. Perisai itu, yang dikenali sebagai telsons, melihat dan bertindak seperti perisai, bertindih ketika mereka menyusuri ekor krustasea.
Penyelidik di University of California, Riverside mengkaji struktur dan mekanik telsons ini dan mendapati bahawa kunci kepada ketahanan mereka nampaknya perancah berbentuk lingkaran di bawah setiap perisai. Dalam satu kajian baru-baru ini dalam jurnal Bahan Fungsian Lanjutan, jurutera dan rakan sekerja mereka menerangkan bahawa struktur helicoidal menghalang keretakan dari tumbuh dan melembutkan kesan hit yang sukar. Seni bina yang berpintal serupa diketahui wujud dalam cakar udang, yang digunakan untuk menyampaikan pukulan kepada sebarang ancaman ke wilayahnya. Udang telah berkembang dengan jelas perisai yang sempurna.
Suatu hari nanti, kita mungkin melihat mikrostruktur yang tahan impak ini, yang dipatenkan oleh penyelidik pada tahun 2016, dalam peralatan sukan, perisai badan untuk polis dan tentera, drone, bilah turbin angin, bahan aeroangkasa, kereta, kenderaan tentera, kapal terbang, helikopter, basikal dan kapal laut. Pada dasarnya, David Kisailus, seorang profesor kejuruteraan kimia dan alam sekitar di University of California, Riverside, dan pengkaji kajian, menerangkan dalam e-mel kepada majalah Smithsonian, "Mana-mana mengurangkan berat badan adalah kritikal tetapi kekuatan dan kekuatan diperlukan."
Kisailus berpendapat, dalam jangka terdekat, penemuan itu akan memberi impak terbesar kepada barang-barang sukan, kerana masa untuk memasarkan produk seperti helm dan pengawal shin adalah lebih pendek daripada dengan sesuatu seperti pesawat komersial. Para penyelidik telah membuat prototaip topi keledar untuk kegunaan pembinaan serta untuk bola sepak. Tetapi, Kisailus menambah, "dalam jangka masa panjang, saya rasa impak yang lebih besar dan lebih global akan dalam pengangkutan, memandangkan penurunan berat badan dengan kekuatan yang lebih tinggi akan mengurangkan penggunaan bahan bakar dan pelepasan."
Biji dandelion mendedahkan bentuk semula jadi semula jadi.
Satu bentuk penerbangan yang tidak pernah dilihat sebelum ini didedahkan dalam kajian dandelions. (Cathal Cummins) Cara biji dandelion mudah melayang di angin, menangkap sinar matahari berkilauan saat mereka jatuh ke tanah, memiliki keindahan yang sederhana untuk itu yang akan menjadi sulit ke puncak. Tetapi, sebagai penyelidik mendapati kejatuhan yang lalu, jalan yang tidak kelihatan parasut payungnya yang halus akan menjadi lebih mengagumkan dan mengkaji ia boleh membawa kepada kemajuan yang hebat dalam penerbangan drone dan pemantauan pencemaran udara.
Penyelidik tahu bahawa mekanisme yang membawa biji itu dengan mudah adalah mahkota gentian gading yang halus, yang menyerupai penyapu sapu cerobong. Mereka hanya tidak pasti bagaimana fuzz seperti payung payung ini bekerja kerana biji dandelion kebanyakannya terdiri daripada ruang kosong. Jadi saintis di University of Edinburgh mencipta terowong angin untuk meletakkan benih untuk ujian dan dengan berbuat demikian, mereka menemui "kelas tingkah laku yang baru, " laporan James Gorman untuk New York Times . Udara mengalir melalui filamen dan meninggalkan jejak udara berpusing, atau apa yang dipanggil cincin vorteks berasingan. Cincin itu menaikkan seret benih, membuat penerbangan empat kali lebih cekap daripada parasut payung konvensional.
Para penyelidik, yang menerangkan dapatannya dalam kajian yang diterbitkan di Alam, berharap ia memberi inspirasi kepada para jurutera untuk mencipta pesawat penggerak mandiri kecil yang memerlukan sedikit penggunaan tanpa tenaga untuk terbang.
"Bungkusan bulu buatan manusia yang terinspirasi dandelion boleh digunakan untuk terapung di udara, membawa sesuatu seperti kamera atau sensor, bukan benih, " kata Naomi Nakayama, ahli biologi di Universiti Edinburgh dan penulis kajian e-mel ke Smithsonian . "Sama seperti dandelion, mereka dapat bertahan lama, dapat memantau dan merekam kualiti udara, arah angin atau kelajuan, dan mungkin beberapa aktiviti manusia, tanpa orang yang menyedarinya kerana mereka sangat kecil."
Mako yu cepat kerana skala fleksibel mereka.
Ini adalah gambar skala mako shark pendek, yang masing-masing mengukur kira-kira 0.2 milimeter. Baris depan sisik telah secara manual dilapisi ke sudut maksimal kira-kira 50 darjah. (Phil Motta di University of South Florida) Jerung Mako adalah cepat freaky, itulah sebabnya mereka kadang-kadang dipanggil cheetah di laut. Mereka boleh mencapai sehingga 70 hingga 80 batu sejam. Tetapi bagaimana mereka mendapat begitu cepat? Jawapannya terletak pada sisik kecil di sayap dan siripnya. Tetapi bagaimana kulit licin mereka membantu kelajuan mereka adalah minat khusus kepada jurutera aeronautik, dengan pembiayaan dari Boeing dan Tentera AS, yang mahu merangka bahan baru untuk mengurangkan seretan dan meningkatkan ketangkasan pesawat, menurut kenyataan media Persatuan Fizikal Amerika .
Skala fleksibel pada sayap dan sirip mako yu hanya satu per lima milimeter panjang. Sekiranya anda menyembelih jerung seperti seekor kucing, dari kepala ke ekor ( Editor Nota: Kami tidak menasihatkan ini .), Sisiknya akan kelihatan lancar. Tetapi jika anda mengendalikan tangan anda ke arah yang bertentangan, kulit akan berasa lebih seperti kertas pasir, dengan skala lentur ke belakang ke sudut maksimum 50 darjah bergantung kepada lokasi badan, dengan skala yang paling fleksibel di belakang insang. Menurut siaran akhbar, fleksibiliti skala membuat aliran bergerak ke hadapan dekat dengan kulit, menghalang apa yang dipanggil "pemisahan aliran."
Pemisahan aliran juga nombor satu musuh ketika datang ke pesawat. Konsep ini mudah ditunjukkan dengan melekatkan tangan anda dari tingkap kereta bergerak dengan telapak tangan anda menghadap angin. Telapak tangan anda berada di bawah tekanan lebih dari belakang tangan anda, dan tangan anda akan ditarik ke belakang. Ini berlaku kerana aliran udara memisahkan sekitar sisi tangan anda yang membuat rantau tekanan rendah atau bangun di belakang tangan anda. Pemisahan aliran masih boleh berlaku pada badan yang lebih ramping seperti jerung, bagaimanapun. Di sinilah sisik masuk: mereka membantu aliran kawalan, dengan itu mengurangkan seretan dan membiarkan haiwan berenang lebih cepat dan dengan cara bergerak yang lebih besar.
"Kami membuat spekulasi bahawa pada suatu ketika, kami dapat membuat rekaan pita yang boleh diterapkan secara strategik ke atas permukaan pesawat, seperti bilah pemutar helikopter, sayap atau lokasi tertentu di fiuslaj di mana pemisahan aliran berlaku dan menyebabkan peningkatan drag atau penurunan prestasi atau kebolehan bergerak, "kata Amy Lang, seorang jurutera penerbangan di University of Alabama, yang membentangkan kerja di American Physical Society March Meeting di Boston, dalam e-mel ke Smithsonian .
Lang menerima paten pada tahun 2014 yang dia katakan adalah "berdasarkan konsep awal yang kita ada mengenai bagaimana kulit jerung berfungsi dan bagaimana kita boleh menggunakannya untuk permukaan kejuruteraan." Dia dan pasukannya sedang membuat model bercetak 3D kulit mako dan berharap untuk mendapatkan lebih banyak keputusan daripada menguji mereka dalam terowong angin dan air dalam tahun hadapan. "Kami berharap kerjasama kami dengan industri memfailkan paten dikemaskini kerana permukaan buatan dibuat untuk aplikasi sebenar, " tambahnya.
Lebah menggabungkan minyak ludah dan bunga untuk membuat pelekat.
Honeybees terbang dari bunga ke bunga yang mengumpul debunga dan menyimpannya di atas badan mereka untuk kembali ke sarang. Tetapi bagaimana jika kejutan hujan musim panas kejutan mengganggu? Jangan takut, lebah mempunyai penyelesaian untuk itu: buburan melekit dari ludah dan minyak mereka dari bunga yang berubah menjadi serbuk ke dalam pelet tahan air. Sains di sebalik gabungan ini boleh mengilhami gam berteknologi tinggi yang melekat pada masa yang anda mahukan tetapi juga dibebaskan apabila diperlukan.
"Kami ingin tahu, jika debunga itu dapat terus bertahan rapat dengan kaki belakang lebah, bagaimana lebah dapat menghilangkannya ketika mereka kembali ke sarang, " kata Carson Meredith, seorang jurutera di Georgia Tech dan penulis utama kajian yang disiarkan dalam Nature Communications pada bulan Mac, dalam siaran akhbar.
Ia pada dasarnya berfungsi seperti ini: Bee spit sedikit lengket untuk bermula dengan kerana nektar yang mereka minum. Lidah merangkumi debunga apabila lebah mengumpulnya. Kemudian minyak dari mantel bunga bola serba bubur. Teknik layering ini adalah ramuan sempurna untuk menolak kelembapan yang tidak dijangka.
"Ia berfungsi sama dengan lapisan minyak masak yang meliputi sirap sirap, " kata Meredith dalam kenyataannya. "Minyak itu memisahkan sirap dari udara dan melambatkan pengeringan dengan ketara."
Kelajuan juga merupakan faktor utama. Itu datang kepada apa yang dipanggil tindak balas yang sensitif terhadap kadar, yang bermaksud "dengan lebih cepat daya yang cuba menghilangkannya, lebih banyak akan bertahan, " menurut siaran pers. Oleh itu, apabila lebah menggunakan penyelarasan, pergerakan perlahan dengan kaki belakang mereka untuk menghilangkan bola serbuk sari, mereka mudah keluar. Tetapi jika hujan lebat jatuh bertembung dengan salah satu bola, ia bertahan lebih kuat.
Aplikasi untuk pelekat seperti ini amat berbeza. Meredith menerangkan dalam e-mel kepada majalah Smithsonian bahawa pelekat bioinspired akan berkembang maju dalam bidang di mana kekuatan tidak menjadi keutamaan, tetapi "di mana pelekatan perlu disesuaikan, boleh diubah, responsif kepada rangsangan, atau ditambah dengan sifat-sifat lain seperti kebolehtelapan, biokompatibiliti atau rintangan kelembapan. "
Dia bekerja dengan kedua-dua syarikat perubatan dan kosmetik. (Jika anda pernah mendapati diri anda mengeluarkan solekan kalis air yang keras kepala, anda memahami permintaan bagi penyelesaian.) "Dalam bidang ini, seseorang sering mahu lekatan yang dapat memegang permukaan bersama-sama dalam keadaan tertentu, tetapi kemudian dapat dikeluarkan apabila diminta atau ketika keadaan tertentu (kadar, daya, kelembapan) melebihi, "jelasnya. "Ini merangkumi keupayaan untuk memindahkan zarah-zarah kecil dari satu tempat ke tempat lain, seperti cara membuat solekan, atau menyampaikan ubat ke tisu tertentu dalam badan."
Bukan itu sahaja: pelet serbuk ini semulajadi yang boleh dimakan, jadi ia boleh digunakan untuk makanan juga, mungkin untuk "barang hiasan pada kek atau pencuci mulut, atau zarah-zarah yang mengandungi bahan tambahan makanan untuk rasa, nutrien, pengawet, warna, dan sebagainya., "Jelas Meredith.
Kucing adalah pakar penyapu kerana papillae kosong pada lidahnya.
(Elke Schroeder / EyeEm / Getty Images) Kucing menghabiskan sejumlah besar masa mereka menjilat sendiri. Ternyata lidah mereka telah berkembang untuk kecekapan dandanan puncak-dan mungkin sebenarnya membantu kami membuat berus rambut yang lebih baik, atau bahkan menginspirasikan kemajuan dalam robotik lembut dan teknologi pembersihan baru.
Lekapan kucing pasir likat klasik tertutup dalam pancang bersudut yang dipanggil papillae, yang diperbuat daripada keratin, atau bahan keras yang sama pada kuku kami. Itulah bahagian lidah yang penyelidik di Institut Teknologi Georgia berminat untuk belajar untuk mengetahui dengan tepat bagaimana ia mengedarkan kelembapan sepanjang bulu kucing dengan mudah.
Ternyata papillae tidak benar-benar spiky, atau berbentuk kerucut seperti penyelidikan masa lalu. Sebaliknya, sebagaimana jurutera Institut Teknologi Georgia menggambarkan dalam satu kajian di Prosiding Akademi Sains Kebangsaan, mereka berbentuk sudu dengan dua hujung kosong. Bentuk ini menimbulkan ketegangan permukaan yang mengunci titisan air liur sehingga tiba masanya untuk pembersihan, pasukan itu dijumpai. Dan lidah-lidah itu boleh memegang banyak cecair. Apabila pasukan itu meletakkan mayat pasca-mortem untuk ujian, mereka mendapati bahawa setiap papilla boleh memegang kira-kira 4.1 microliters air, tetapi di seluruh lidah yang cukup untuk mengedarkan seperlima segelas air melalui bulu haiwan di sehari, menurut National Geographic .
Papillae juga menyerang simpulan dari empat arah yang berbeza-sempurna untuk membezakan cekap. Para penyelidik bahkan mencipta berus dandanan yang terinspirasi lidah (TIGR) menggunakan model 3D lidah kucing. Mereka telah memohon paten untuk berus, yang boleh digunakan untuk memohon ubat-ubatan atau mengedarkan shampoo dan kondisioner cuti di dalam bulu haiwan untuk mengurangkan alergen.
Dan pasukan membayangkan aplikasi lain. "Bentuk tulang belakang yang unik boleh dilaksanakan dengan robot lembut untuk membantu dalam kajian cengkaman sebelum ini telah menunjukkan bahawa cangkuk mikro unggul dalam cengkaman ke permukaan berliang dan tegar, " kata Alexis Noel, jurutera penyelidik di Institut Penyelidikan Georgia Tech dan penulis kajian, dalam e-mel. Mungkin ada cara baru untuk memohon maskara, tambahnya.
