Британският архитект Майкъл Полин смята природата за „каталог на продуктите“, всички от които, обяснява той в TED Talk, „са се възползвали от период на научноизследователска и развойна дейност на стойност 3, 8 милиарда години“.
„Като се има предвид това ниво на инвестиции - продължава той, - има смисъл да се използва.“
Въпреки че понякога новата технология може да се почувства странна, почти по-светска, бъдещето на иновациите всъщност включва изследователите да разбират по-добре природния свят около нас. И изобретателите се захващат с все повече и повече обхващат биомимикрията или процеса на проектиране на продукти, които да функционират като животните и растенията след прецизното настройване на еволюцията. От мантийни скариди до пчелни плюнки, инженерите не оставят камък преобърнат, когато става въпрос за вдъхновение.
Ето пет скорошни открития в природния свят, които някой ден може да доведат до нови изобретения.
Скаридите Mantis имат супер здрава броня, изработена от устойчива на удар микроструктура.
Скаридите на богомолците са нахални малки дяволи, които не се отдръпват от битка - дори и със собствен вид. Забележително е, че две мантийни скариди могат да го извадят и да останат невредими след това. Това е така, защото здравите мънички бойци са покрити в супер-силна броня надолу по гръб. Доспехите, наречени телсони, изглеждат и изглеждат като прилични щитове, припокриващи се, когато се спускат надолу по опашката на ракообразните.
Изследователи от Калифорнийския университет, Ривърсайд проучиха структурата и механиката на тези телсони и откриха, че ключът към тяхната здравина изглежда е спираловидното скеле под всеки щит. В скорошно проучване в списанието Advanced Functional Materials, инженерите и техните колеги обясняват, че хеликоидната структура предотвратява нарастването на пукнатини и омекотява въздействието на труден удар. Подобно усукана архитектура съществува в нокът на скаридите, използвана за нанасяне на удари при всякакви заплахи на нейната територия. Скаридите ясно са развили перфектната броня.
Някой ден може да видим този вид устойчива на удар микроструктура, която патентоваха изследователите през 2016 г. в спортна екипировка, броня за полиция и военни, дронове, остриета на вятърните турбини, аерокосмически материали, автомобили, военни превозни средства, самолети, хеликоптери и др. велосипеди и морски съдове. По принцип Дейвид Кисайлус, професор по химическо и екологично инженерство в Калифорнийския университет в Ривърсайд и автор на проучването, обяснява в имейл до списание Smithsonian : „Навсякъде намаленото тегло е от решаващо значение, но са необходими здравина и здравина.“
Kisailus смята, че в близко бъдеще откритието ще има най-голямо влияние върху спортните стоки, тъй като времето за пускане на пазара на продукти като каски и предпазители за голени е по-кратко, отколкото е при нещо като търговски самолети. Изследователите са направили прототип каска за строителна употреба, както и за футбол. Но, добавя Кисайлус, „в дългосрочен план смятам, че по-голямото и по-глобално въздействие ще има в транспорта, тъй като намаленото тегло с по-голяма здравина ще намали разхода на гориво и емисиите“.
Семената от глухарче разкриват новооткритата форма на естествен полет.
Форма на полет, която не беше виждана преди, беше разкрита при изследване на глухарчета. (Cathal Cummins) Начинът, по който семената от глухарче без усилие се носят във вятъра, улавяйки блестяща слънчева светлина, когато те падат на земята, има определена опростена красота към него, която трудно ще бъде отгоре. Но както откриха изследователите миналата есен, невидимият път, който деликатният й настръхнал парашут оставя след себе си, е още по-чудесен - и изучаването му може да доведе до наистина страхотен напредък в полета на дронове и наблюдение на замърсяването на въздуха.
Изследователите знаеха, че механизмът, който пренасяше семето толкова без усилие, е нейната нежна корона от влакна от слонова кост, които наподобяват метла на комина. Те просто не бяха сигурни как точно работи този подобен на парашут при положение, че снопът от семена от глухарче се състои най-вече от празно пространство. Така учените от Университета в Единбург създадоха вятърен тунел, за да поставят семената за изпитване и по този начин те откриха „нов клас поведение на течностите“, съобщава Джеймс Горман за New York Times . Въздухът тече през нишките и оставя въртелива следа от въздух зад себе си, или както се нарича отделен вихров пръстен. Пръстенът увеличава влаченето на семената, създавайки полет четири пъти по-ефективен от този на конвенционален парашут.
Изследователите, които обясниха откритието в проучване, публикувано в Nature, се надяват, че той вдъхновява инженерите да измислят малки самоходни дронове, за които ще е необходимо малко или никакво потребление на енергия, за да летят.
„Вдъхновен от глухарче сноп от четинки може да се използва за плаване във въздуха, носейки нещо като камери или сензори, вместо семената“, казва Наоми Накаяма, биолог от Университета в Единбург и автор на изследването, в имейл до Smithsonian . "Точно като глухарчето, те биха могли да останат на плава за дълго време, като могат да наблюдават и записват качеството на въздуха, посоката или скоростта на вятъра и може би някои човешки дейности, без хората да забелязват, че са наоколо, защото са толкова мънички."
Акулите Мако са бързи заради гъвкавите си люспи.
Това е снимка на къси люспи от мако акули, всяка от които е с дължина около 0, 2 милиметра. Предният ред на везните е ръчно настръхнат до максималния им ъгъл от около 50 градуса. (Фил Мота от Университета на Южна Флорида) Акулите Мако са безумно бързи, поради което понякога ги наричат морски гепарди. Те могат да достигнат до 70 до 80 мили в час. Но как да стигнат толкова бързо? Отговорът се крие с дребни люспи по фланга и перките им. Но как точно тяхната гладка кожа помага за бързината им е от особен интерес за авиационните инженери, финансирани от Boeing и американската армия, които искат да проектират нов материал, за да намалят влаченето и да увеличат пъргавината на самолетите, според прессъобщението на American Physical Society,
Гъвкавите люспи по фланга и перките на мако акулите са дълги само една пета от милиметър. Ако бяхте домашни любимци на акула като котка, от главата до опашката ( Забележка на редактора: Не препоръчваме това .), Нейните люспи ще се почувстват гладки. Но ако прокарате ръката си в обратна посока, кожата би се почувствала повече като шкурка, като везните се огъват назад до максимален ъгъл от 50 градуса в зависимост от местоположението на тялото, с най-гъвкави люспи зад хрилете. Според съобщението за пресата гъвкавостта на везните поддържа потока да се придвижва напред близо до кожата, предотвратявайки така нареченото „разделяне на потока“.
Разделянето на потока също е враг номер едно, когато става дума за самолети. Концепцията се демонстрира лесно, като изпънете ръката си от подвижен прозорец на колата с длан, обърнат към вятъра. Дланта ви е под по-голям натиск от задната страна и така ръката ви се изтласква назад. Това се случва, защото въздушният поток се разделя около страните на ръката ви, създавайки областта с ниско налягане или се събужда зад ръката ви. Разделянето на потока все още може да се случи на по-облекчено тяло като акулата, обаче. Ето откъде влизат везните: те подпомагат контрола на потока, като по този начин намаляват влаченето и позволяват на животното да плува по-бързо и с по-голяма маневреност.
„Ние спекулираме, че в даден момент можем да проектираме лента, която би могла да бъде приложена стратегически върху повърхностите на самолета, като остриета, крила на ротор на хеликоптер или на определени места на фюзелажа, където се извършва разделяне на потока и което води до увеличаване на влаченето или намаляване на производителността или маневреност “, казва Ейми Ланг, аеронавигационен инженер в Университета в Алабама, която представи работата на Американската среща на физическото общество през март в Бостън, в имейл до Smithsonian .
Ланг получи патент през 2014 г., за който казва, че „се основава на ранните концепции, които имахме за това как функционира кожата на акулата и как можем да я приложим върху инженерна повърхност.“ Тя и нейният екип правят 3D печатни модели от кожа на мако акула и надежда за да получите повече резултати от тестването им във вятърни и водни тунели в рамките на следващата година. „Надяваме се в нашето сътрудничество с индустрията да подадем актуализиран патент, тъй като създадена от човека повърхност е разработена за реални приложения“, добавя тя.
Пчелите комбинират шипково и цветно масло, за да направят лепило.
Пчелните пчели летят от цвете на цветя, събират прашец и го съхраняват върху тялото си, за да се върнат обратно в кошера. Но какво ще стане, ако изненадващ летен дъждовен душ се намесва? Никога не се страхувайте, пчелите имат решение за това: лепкава каша от плюенето им и масла от цветя, които превръщат прашеца във водоустойчиви пелети. Науката, която стои зад тази gooey комбинация, може дори да вдъхнови високотехнологични лепила, които се залепват, когато искате, но също така да освободите, когато е необходимо.
„Искахме да знаем, ако прашецът може да остане толкова здраво прикрепен към задните крака на пчелата, как пчелите успяват да го отстранят, когато се върнат в кошера“, казва Карсън Мередит, инженер в Georgia Tech и водещ автор на проучване, публикувано в Nature Communications през март, в съобщение за печата.
По същество работи така: Пчелната плюнка е малко лепкава за начало заради нектара, който пият. Шипката покрива прашец, когато пчелите я събират. Тогава маслата от цветята покриват топчетата с плюшен прашец. Тази техника на наслояване е перфектната смес за отблъскване на непредвидената влажност.
"Действа подобно на слой от готварско масло, покриващ басейн от сироп", казва Мередит в съобщението. „Маслото отделя сиропа от въздуха и забавя значително изсушаването.“
Скоростта също е ключов фактор, който изглежда. Това се свежда до това, което се нарича чувствителен към скоростта отговор, което означава „колкото по-бърза сила се опитва да го премахне, толкова повече ще се съпротивлява“, съобщава прессъобщение. Така че, когато пчелите използват координирани, бавни движения със задните си крака, за да извадят поленовите топчета, те слизат лесно. Но ако свободно падаща дъждовна капка се сблъска с една от топките, тя се прилепва по-интензивно.
Приложенията за подобно лепило варират значително. Мередит обяснява в имейл до списание Smithsonian, че биоинспирираното лепило ще процъфтява в области, където здравината не е основният приоритет, но „където адхезията трябва да бъде приспособима, регулируема, да реагира на стимули или да бъде съчетана с други свойства като годни за консумация, биосъвместимост или устойчивост на влажност. "
Работи както с медицински, така и с козметични компании. (Ако някога сте открили, че премахвате упорития водоустойчив грим, разбирате търсенето на решение.) „В тези полета човек често иска адхезия, която може да държи повърхности заедно при определени обстоятелства, но след това може да бъде освободена при поискване или когато определено състояние (скорост, сила, влажност) е надвишено “, обяснява той. „Това включва способността да се прехвърлят малки частици от едно място на друго, както при прилагане на грим или доставяне на лекарство до определена тъкан в тялото.“
Това не е всичко: тези прашец-пелети са естествено годни за консумация, така че могат да се използват и в храни, може би за „декоративни предмети върху торта или десерт или за залепване на частици, които съдържат хранителни добавки за вкус, хранителни вещества, консерванти, цвят и т.н. ", Обяснява Мередит.
Котките са експертни гримьори заради кухи папили на езиците си.
(Елке Шрьодер / EyeEm / Гети изображения) Котките прекарват доста значителна част от времето си, като се облизват. Оказва се, че езикът им се е развил за постигане на максимална ефективност при подстригване - и всъщност може да ни помогне да направим по-добри четки за коса или дори да вдъхнови напредъка в меката роботика и новите видове технологии за почистване.
Езикът на котка с класическа шкурка е покрит с ъглови шипове, наречени папили, които са направени от кератин или същите твърди неща на нашите нокти. Това е частта от езика, която изследователите от Технологичния институт в Джорджия се интересуваха от изучаването, за да установят как точно разпределя влагата върху котешката козина толкова лесно.
Оказва се, че папилите всъщност не са шиповидни или конусовидни, както са били представени в миналото. По-скоро, както описват инженерите на Института за технологии в Джорджия в проучване в Proceedings of the National Academy of Sciences, те имат формата на лъжичка с два кухи края. Тази форма създава повърхностно напрежение, което блокира капчици слюнка, докато не дойде време за почистване, установи екипът. И тези езици могат да задържат много течност. Когато екипът сложи котешки езици - дарени след смъртта - тестът, те откриха, че всяка папила може да побере около 4, 1 микролитра вода, но през езика, която е достатъчна, за да разпредели около пета от чаша вода през козината на животното в на ден, според National Geographic .
Папилите атакуват и възел от четири различни посоки - идеален за ефективно детайлизиране. Изследователите дори създадоха вдъхновена от езика четка (TIGR), използвайки 3D модели котешки езици. Те са кандидатствали за патент на четката, който може да се използва за прилагане на лекарства или разпространение на шампоани и балсами за отпускане в козината за домашни любимци за намаляване на алергените.
И екипът предвижда други приложения. „Уникалната форма на гръбначния стълб може да бъде приложена в мека роботика за подпомагане на сцеплението - предишни проучвания показват, че микро-куките превъзхождат в захващане към порести, твърди повърхности“, казва Алексис Ноел, инженер-изследовател в Georgia Tech Research Institute и автор на изследването, в имейл. Може дори да има нов начин за нанасяне на маскара, добавя тя.
