Изобретения, подсказанные самой природой | Алтайская краевая универсальная научная библиотека им. В.Я. Шишкова
Несложно прийти к выводу, что идея о самолетах была основана на птицах – одних из самых лучших пилотов в животном мире. За миллиарды лет животные путем проб и ошибок преуспели в выполнении различных задач.
В результате область биомимикрии, то есть наблюдение за природой, ее системами и процессами, чтобы черпать вдохновение для решения человеческих проблем, начала быстро развиваться.
Вот несколько примеров того, как природа послужила науке:
- Пуленепробиваемая кожа
Вы, наверное, не раз слышали об удивительных свойствах паутины. Она в пять раз превышает прочность стали, вдохновив на создание кевлара. Ученые пытались использовать несколько методов, чтобы воссоздать шелковую нить паука в больших масштабах через ряд оригинальных методов, таких как сращивание генов, способствующих выработке шелка паука с генами коз, чтобы произвести молоко с паучьими белками.
Тем не менее, ученым удалось сделать невероятное достижение – пуленепробиваемую кожу. Соединив шелк паука с кожей, выращенной в лаборатории, ученые создали материал, который может остановить ускоряющуюся пулю. Конечно, при тестировании пулю выстреливали не в полную силу, и даже если бы пулю удалось остановить, удар привел бы к разрушению костей и разрыву внутренних органов. Однако в сочетании с современными бронежилетами можно создать практически безупречную защиту. - Обезьяны – старейшие фармацевты
Шимпанзе совершенствовались в поиске терапевтического лечения в окружающей их природе. Они настолько в этом преуспели, что ученые стали наблюдать за привычками шимпанзе, чтобы посмотреть, смогут ли они указать на вещества, которые станут полезны людям.
К сожалению, пока такой метод работает только в отношении шимпанзе, так как, например, то, что полезно для кошек, может быть токсичным и бесполезным для людей. Последние исследования показали, что род растений Вернония, к которым тяготеют шимпанзе в период болезни, эффективны в борьбе с множеством видов бактерий, вредных для людей. Самое приятное состоит в том, что лекарства, полученные в результате этого открытия, будут практически лишены побочных эффектов. - Термиты – удивительные архитекторы
Термиты немало преуспели в строительстве своих зданий. В некоторых частях Африки, их двух-трехметровые термитники украшают пейзаж, словно жуткое кладбище для гигантов. И хотя такая высота может показаться вам не впечатляющей, по отношению к размеру самого термита эти холмы все равно, что гигантский небоскреб. И при этом эти труженики работают в условиях невыносимой жары. - Солнечные батареи, основанные на листьях
В течение миллиардов лет растения превращали солнечный свет в энергию. По сравнению с солнечными батареями, сделанными людьми, солнечные элементы растений прочны, сделаны из недорогих материалов и их много. Ученые не один год бьются над тем, чтобы создать более эффективные, недорогие солнечные батареи.
Одним из самых многообещающих исследований в этом отношении являются батареи, который сделаны по подобию листьев
Команда ученых из Университета Северной Каролины разработали «искусственные листья», которые представляют собой наполненный гелем мешочек со специальными химическими веществами и частичками растений включая немного хлорофилла.
Они добились того, что молекулы в геле генерируют слабый электрический ток, и в дальнейшем надеются улучшить эффективность своего устройства. - Пчелы – прекрасные управляющие
На первый взгляд, пчелы – весьма простые существа. Большую часть дня они проводят, помогая цветкам опыляться, и иногда жаля кого-то и погибая. Но по непонятной причине
Впервые сформулированная в 1989 году идея состоит в том, что при правильном алгоритме группа недалеких индивидуумов, не имеющих знаний об общей системе, тем не менее сможет осуществить свои полномочия. Так люди во главе большой сложной и неуправляемой системы начали понимать полезность Роевого интеллекта и недавно применили его для управления электрической нагрузки при минимальном вмешательстве человека.
В чем особенность этого здания? Несмотря на то что оно находится в стране, где дневная температура поднимается выше 40 градусов, оно остается относительно прохладным. Его уникальный дизайн, вдохновленный термитами, эффективно поглощает и выпускает излишки тепла и потребляет всего 10 процентов энергии по сравнению с аналогичными зданиями.
Новые изобретения, подсказанные природой » BigPicture.ru
Природа создает свои творения с максимальной эффективностью. Оригинальность, необычность, безупречная точность и экономия ресурсов, с которой природа решает свои задачи просто не может не вызывать восхищения и желания хоть в какой-то мере скопировать эти удивительные вещества и процессы. Наука, которая занимается таким копированием, называется биомиметикой.
1. Старший биолог Института биомиметики Тим МакГи (Tim McGee) определяет эту науку, как сознательное имитирование элементов живой природы при создании новых устройств и технологий.
Сам термин биомиметика (или бионика) ввел в употребление в 1958 году американский ученый Джек Э. Стил. Слово «бионика» вошло во всеобщее употребление в 70-х годах прошлого века, когда на телеэкраны вышли сериалы «Человек за шесть миллионов долларов» (The Six Million Dollar Man) и «Бионическая женщина». Тим МакГи подчеркивает, что не следует смешивать непосредственно биомиметику с биоинспирированным моделированием, так как в отличие от биомиметики биоинспирированное моделирование не делает упора на экономном использовании ресурсов.
2. Полимерные биомедицинские материалы, при создании которых использован принцип оболочки голотурии В 2008 году ученые, работающие в кливлендском Западном резервном университете Кейза (Case Western Reserve University), заинтересовались созданием нового медицинского материала, который обладал бы свойствами внешней оболочки животного голотурии (или морского огурца). Морские огурцы обладают уникальной чертой – они могут менять твердость коллагена, формирующего внешний покров их тела. А именно: они в состоянии менять его жесткость. Когда морской огурец чувствует опасность, он многократно увеличивает жесткость своей кожи, как будто покрываясь панцирем; и наоборот, если ему нужно протиснуться в очень узкую щель, он может настолько ослабить связи между элементами своей кожи, что она практически превращается в текучий студень.
Группе ученых из Case Western Reserve удалось создать материал на основе целлюлозных волокон, обладающий похожими свойствами: в присутствии воды этот материал становится пластичным, а при ее испарении вновь затвердевает.
Ученые считают, что такой материал наиболее пригоден для производства внутримозговых электродов, которые применяются, в частности, при лечении болезни Паркинсона. При вживлении в мозг электрод из такого материала будет становиться пластичным, и не будет дополнительно повреждать мозговую ткань.
5. Система очистки, работающая по принципу естественного очищения В Австралии разработана новейшая система очистки сточных вод Biolytix. Эта система фильтров может очень быстро превращать канализационные стоки и пищевые отбросы в качественную воду, которую можно использовать для полива. МакГи подчеркивает, что особенная ценность этот фильтрационной системы состоит в том, что в этой фильтрационной системе не используются вредные химикаты и буквально пожирающие энергию очистительные фильтры. В системе Biolytix всю работу проделывают черви и почвенные организмы. Призвав на помощь силы природы, система Biolytix сократила потребление электроэнергии почти на 90%, зато работает в 10 раз эффективнее обычных очистных систем. 7. Пневмоклетки для надувной архитектуры Молодой австралийский архитектор Томас Херциг (Thomas Herzig) считает, что перед надувной архитектурой открываются огромные возможности. По его мнению, надувные конструкции намного эффективнее традиционных, благодаря своей легкости и минимальному расходу материалов.
При создании цемента Calera углекислый газ сначала превращают в угольную кислоту, из которой затем получают карбонаты. МакГи говорит, что при таком способе для производства одной тонны цемента необходимо связать примерно столько же углекислого газа. Производство цемента традиционным способом приводит к загрязнению окружающей среды углекислым газом, но эта революционная технология наоборот – забирает углекислый газ из окружающей среды. 8. Экологически чистые пластмассы Американская компания Novomer, разрабатывающая новые экологически чистые синтетические материалы, создала технологию получения пластмасс, где в качестве основного сырья используется углекислый и угарный газы. МакГи подчеркивает ценность этой технологии, так как выброс парниковых и других токсичных газов в атмосферу является одной из основных проблем современного мира. При производстве пластмасс по технологии компании Novomer, новые полимеры и пластмассы могут содержать до 50% углекислого и угарного газов, и при этом на производство этих материалов требуется значительно меньше энергии.
Такое производство поможет связывать существенное количество парниковых газов, а сами эти материалы становятся биоразлагаемыми. 9. Полимер, работающий по принципу венериной мухоловки Стоит только насекомому коснуться ловчего листа хищного растения Венериной мухоловки, как форма листа немедленно начинает меняться, и насекомое оказывается в смертельной ловушке. Альфреду Кросби (Alfred Crosby) и его коллегам из Амхерстского университета (штат Массачусетс) удалось создать полимерный материал, который в состоянии подобным образом реагировать на малейшие изменения давления, температуры, либо под воздействием электрического тока. Поверхность этого материала покрывают микроскопические, заполненные воздухом линзы, которые могут очень быстро менять свою кривизну (становиться выпуклыми или вогнутыми) при изменении давления, температуры, либо под воздействием тока. Размер этих микролинз варьируется от 50 мкм до 500 мкм. Чем меньше сами линзы и расстояние между ними, тем с большей скоростью материал реагирует на внешние изменения.
МакГи говорит, что особенностью данного материала является то, что он создан на стыке микро- и нанотехнологий. 10. Универсальное защитное покрытие, имитирующее защитное покрытие биссусной железы мидий Мидии, как и многие другие двустворчатые моллюски, умеют намертво прикрепляться к самым различным поверхностями при помощи особых, сверхпрочных белковых нитей – так называемого биссуса. Внешний защитный слой биссусной железы представляет собой универсальный, чрезвычайно прочный и в то же время невероятно эластичный материал. Профессор органической химии Герберт Уэйт (Herbert Waite) из Калифорнийского университета очень долго занимался исследованием мидий, и ему удалось воссоздать материал, структура которого очень похожа на материал, вырабатываемый мидиями. МакГи говорит, что Герберту Уэйту удалось открыть целое поле для новых исследований, и что его работа уже помогла другой группе ученых создать технологию PureBond для обработки поверхностей деревянных панелей без применения формальдегида и других высокотоксичных веществ.
11. Антибактериальные поверхности, работающие по принципу акульей кожи Акулья кожа обладает совершенно уникальным свойством – на ней не размножаются бактерии, и при этом она не покрыта никакой бактерицидной смазкой. Другими словами – кожа не убивает бактерии, их на ней просто нет. Секрет кроется в особом рисунке, который образуют мельчайшие чешуйки акульей кожи. Соединяясь друг с другом, эти чешуйки образуют особый ромбовидный узор. Вот этот узор и воспроизводится на защитной антибактериальной пленке Sharklet. МакГи считает, что применение этой технологии поистине безгранично. Действительно, нанесение подобной текстуры, не дающей размножаться бактериям, на поверхности предметов в больницах и местах общественного пользования позволяет избавиться от бактерий на 80%. При этом бактерии не уничтожаются, а, следовательно, они не могут приобрести резистентность, как в случае с антибиотиками. Технология Sharklet – это первая в мире технология, подавляющая рост бактерий без использования токсичных веществ.
Смотрите также: Топ 100 лучших постов.
А вы знали, что у нас есть Telegram и Instagram?
Подписывайтесь, если вы ценитель красивых фото и интересных историй!
Популярное Как облажаться за несколько секунд: 20+ эпик фейлов с участием красивых девушек Чувственные фотографии от Андреа Хабнер Как снимали «Кавказскую пленницу» Poena cullei или «казнь в мешке»: самое суровое римское наказание 22 примера человеческого безумия и гениальности, которые воплотили в жизнь 22 дизайнерских ляпа, которые вызывают одновременно и смех, и ужас 35 пугающих фото для любителей пощекотать нервишки История Джека Уиттакера, выигравшего самый большой джекпот, и из-за этого потерявшего все 22 котика, которые как никто другой умеют находить уютное местечко Когда взял свою жизнь под контроль — 22 примера впечатляющей трансформацииСамые горячие темы
Новости партнеров
Новые посты
Биомимикрия: 10 творений, вдохновленных природой
Всемирный день инноваций и творчества
Сегодня Всемирный день инноваций и творчества, поэтому мы в APlanet подумали, что было бы интересно исследовать, где инноваций и творчества встречаются с природой в архитектуре, науке, технологиях, энергетике, моде и транспорте, на 10 подходящих примерах .
ООН определяет Всемирный день инноваций и творчества как «концепцию, открытую для интерпретации от художественного выражения до решения проблем в контексте экономического, социального и устойчивого развития». В APlanet мы увлечены устойчивым развитием, поскольку оно лежит в основе того, что мы делаем в качестве решения для управления устойчивостью бизнеса. Как мы продемонстрируем, подражание природе может быть невероятно ценным в задаче создания устойчивого мира, который работает в идеальной гармонии, как и природа. Мы исследуем, где природа сыграла существенную роль в инновациях и творчестве, практике, известной как биомимикрия, которая вполне может сыграть важную роль в борьбе за сохранение окружающей среды .
1. Полет
Леонардо да Винчи, возможно, является отцом-основателем биомимикрии. Как эрудит, увлеченный как искусством, так и наукой, его обширные рисунки показывают, как мир природы может быть источником вдохновения для человечества.
Его детальное изучение анатомии птиц привело к созданию человеческих «крыльев», с помощью которых он намеревался парить в воздухе, взмахивая движениями. Конечно, реальная функциональность не соответствовала этой задаче, но она служит один из первых примеров биомимикрии в творчестве и инновациях .
Имитация птиц использовалась позже в погоне за полетом: говорят, что Джон Стрингфеллоу черпал вдохновение из крыльев альбатроса при проектировании планера в 1856 году. Братья Райт, которым приписывают создание первого в мире самолета с моторным приводом, были увлеченными орнитологами, и говорят, что они изучали голубей, чтобы понять физику, лежащую в основе пребывания в воздухе. В наши дни, конечно, авиационная техника развилась намного дальше, но основные принципы все еще находятся в природе: в птицах.
Изучение артикуляции крыльев. Источник: Цёльнер, Франк. Леонардо да Винчи: Полное собрание картин и рисунков. Köln: Taschen, 2016. 644. Планер Джона Стрингфеллоу, 18482.
Центр Истгейт, Хараре, ЗимбабвеПо данным Всемирного совета по экологическому строительству, по состоянию на 2017 год на здания и сооружения «» приходится 39% всех выбросов углерода в мире ». Кроме того, основной проблемой офисных зданий является охлаждение или обогрев офисов. Они используют загрязняющие окружающую среду, энергоемкие кондиционеры, которые рециркулируют воздух, который уже находится в офисах, что приводит к загрязнению воздуха внутри здания. Итак, как мы можем бороться с этим, используя природу как источник инноваций?
National Geographic Опубликовано 29 мая 2018 г. Зимбабвийский архитектор Мик Пирс нашел уникальное решение в своем новаторском проекте Истгейт-центра в Хараре, Зимбабве, в 1996 году. Этот торговый центр и офисное здание имеет структуру, очень похожую на структуру термитника . Термиты выращивают грибы, которые должны храниться при температуре ровно 30,5°C, в то время как внешняя температура колеблется в пределах 1-40°C.
Они поддерживают постоянную внутреннюю температуру, открывая и закрывая вентиляционные отверстия для обогрева и охлаждения, которые находятся соответственно вверху и внизу кургана.
Аналогично, в Истгейт-центре днем здание прогревается солнечным светом и человеческой и компьютерной деятельностью, хотя и незначительно, так как сама ткань здания обладает высокой теплоемкостью. Когда наружная температура падает вечером, «теплый внутренний воздух выбрасывается через дымоходы с помощью вентиляторов, но также поднимается естественным образом, поскольку он менее плотный, и втягивает более плотный холодный воздух в нижнюю часть здания» (источник). Ночью более прохладный воздух всасывается фильтрованными вентиляционными отверстиями в нижней части здания, создавая идеальную температуру внутри здания со свежим, не переработанным (и загрязненным) воздухом для начала дня. Внешний вид также предотвращает перегрев здания благодаря навесам, которые обеспечивают тень и растительность на стенах.
Результат: Истгейт Центр использует менее 10% энергии обычного здания такого же размера , что приводит к значительной экономии капитала для владельцев и арендаторов офисов и значительному снижению выбросов углерода. Это прекрасный пример вдохновения природы для создания устойчивой строительной практики. Без сомнения, по мере того, как мир продолжает нагреваться, эти практики становятся все более необходимыми.
3. Имитация водных организмов в технике
У океанов можно многому научиться: они покрывают 71% поверхности Земли, поддерживают 80% жизни на Земле и производят более половины мирового кислорода, однако мы исследовали только 20% из них .
Многие инновации и творения были вдохновлены жизнью, которую мы обнаружили в океане. Давайте рассмотрим два примера.
Небоскреб 30 St Mary Axe в Лондоне, известный в просторечии как «Корнишон», был вдохновлен морским животным, называемым цветочной корзиной Венеры .
Эта морская губка поддерживается сетью шипов, расположенных «вертикально, горизонтально и по диагонали, чтобы создать структуру, подобную клетке». Оказывается, это решетчатое образование невероятно прочное и структурно прочное, и поэтому оно было включено во внешнюю структуру здания-огурца, что сделало его очень устойчивым. Кроме того, цилиндрическая форма небоскреба позволяет воздуху обтекать его легче и быстрее, чем традиционное здание с прямоугольными сторонами. Этот воздух всасывается через вентиляционные отверстия и направляется вверх по зданию, вдвое сокращая использование кондиционеров.
Регенерация: чему аксолотль может научить нас отращивать человеческие конечности. Источник: Гарвардский университет, 2018 г. У него есть способность отращивать хвост, и ученые обнаружили, что это происходит потому, что он имеют ген, регенерирующий клетки на месте раны, что позволяет отрастить хвост .
Считается, что этот ген «выключен» у людей, и, согласно статье YouthStem, генные инженеры стремятся «найти способ послать сигнал этим генам у людей, включив их и активировав способность регенерировать ткань ». Этот процесс все еще далек от коммерческого использования, но проводятся исследования, чтобы увидеть, как его можно использовать для людей, страдающих от потери конечностей.4. Липучка
Одним из наиболее известных примеров биомимикрии является липучка. Жорж де Местраль , швейцарский инженер, наблюдал, как семян растения лопуха прилипали к его носкам и его собаке во время прогулки в горах. При дальнейшем осмотре он заметил, что семя, называемое «бур», имело крошечных крючков, которые прикреплялись к мягкому меху или ткани . Вдохновленный де Местраль изобрел применимый продукт, основанный на этой основе, с крошечными прочными крючками, прикрепленными к более мягкой ткани, известными как «петли».
Он назвал это застежкой-липучкой, и с конца 19 века она использовалась во всем мире в самых разных целях.50-е годы.
5. Скоростной поезд
Ранние высокоскоростные поезда в Японии создавали звуковые удары при выходе из туннелей из-за повышения давления воздуха, когда поезд двигался по туннелю. Эти громкие всплески воздуха обеспокоили местных жителей. Эйдзи Накацу , генеральный менеджер технического отдела, был страстным орнитологом. Он заметил, что Когда зимородки входят в воду, чтобы поймать добычу, они едва производят всплеск из-за формы своих клювов . После тестирования нескольких «пулевых» конструкций наиболее эффективной и функциональной была признана та, которая была максимально приближена к клюву зимородка.
Постоянно увеличивающийся диаметр передней части поезда сделал его более аэродинамичным, снизив давление воздуха при движении по туннелям, тем самым уменьшив шумовое загрязнение на выходе из туннеля и сделав его приемлемым для национальных норм.
Кроме того, это «позволило поезду двигаться на 10% быстрее, используя на 15% меньше электроэнергии». Сокращение выбросов и повышение энергоэффективности поезда стало проще благодаря природе.
6. Цемент
Как упоминалось ранее, на искусственную среду приходится почти 40% мировых выбросов углерода . Одна компания, Calera , нашла уникальное решение для расточительного и энергоемкого производства цемента. Основатель, Брент Констанц , эксперт по биоминерализации Стэнфордского университета. Изучая кораллы, он заметил, что твердый экзоскелет кораллов создан из карбоната кальция, образованного кислородом, углекислым газом и кальцием, содержащимся в морской воде. Calera применяет эту технику для производства цемента.
Источник: Inhabitat, 2011 г. Увеличенный центр кальцификации на коралле, окруженный микрокристаллами аргонита.
| Вячеслав Маничев и Станислав фон Эйв/ Университет Рутгерса . Источник: AAAS, 2017Для упрощения процесса дымовые (выхлопные) газы берутся с завода в Мосс-Лендинг, залив Монтерей, Калифорния, и смешиваются с морской водой из близлежащего залива. Углекислый газ в дымовых газах и кальций в морской воде реагируют с образованием карбоната кальция , который падает на дно раствора и высушивается за счет тепла горячих дымовых газов возобновляемым способом. Остатки порошка — это цемент, который можно использовать для создания бетона .
Самым большим преимуществом этого метода является то, что он представляет собой форму секвестрации углерода . Использование отработанного углекислого газа для производства цемента гарантирует, что углерод улавливается в цементе и во всем, что из него сделано, например, в бетоне или синтетическом известняке. Это означает, что вместо того, чтобы углекислый газ действовал как парниковый газ и нагревал планету, он используется в качестве фундамента для наших домов и для строительства мостов.
7. Светодиоды
Проблема, обнаруженная в ранних светодиодах, заключалась в снижении светоотдачи из-за того, что свет отражался обратно внутрь и терялся, что приводило к снижению яркости. Чанг-Цзян Чен , докторант в области электротехники, заметил, что светлячков имеют «асимметричные микроструктуры в своих фонарях», которые имеют большую площадь поверхности, чем у плоской поверхности, и, следовательно, обеспечивают большее взаимодействие света с этой поверхностью, улавливая меньше света. Более того, когда свет падает на склоны асимметричных пирамид, «происходит больший эффект рандомизации отражений, который дает свету второй шанс уйти». Применение этих микроструктур к светодиодам привел к повышению эффективности извлечения света примерно до 90% .
И Чен — не единственный ученый, исследовавший эту концепцию: группа исследователей из Бельгии, Франции и Канады обнаружила, что этот метод «увеличил извлечение светодиодного света на 55 процентов».
Мало того, что светодиоды более эффективны, чем обычные лампы накаливания, они также служат в 20 раз дольше и не содержат токсичных химических веществ, таких как люминесцентные лампы, содержащие ртуть.
Принимая во внимание глобальный масштаб использования светодиодов и их значительно улучшенную энергоэффективность и характеристики, становится ясно, что это изобретение оказывает и будет оказывать меньше вредного воздействия на окружающую среду, чем обычные лампы накаливания. Они теряют меньше энергии, что приводит к меньшему выбросу углекислого газа, а также не наносит вреда природе и биоразнообразию токсичными химическими веществами.
Источник: Futurity, 2019 Студия Alburno «LED 1.0»8. Пчелы вдохновлены
Пчелы необходимы для нашей жизни и окружающей среды. Проще говоря, они опыляют растения, которые выращивают пищу, которую мы едим, а также поддерживают множество других организмов.
Пчелиные ульи служат источником вдохновения для строительства на протяжении сотен лет.
И не без оснований: шестигранные конструкции не только эстетичны, но и конструктивно прочны. Как объясняет математик Томас Хейлз (автор «Гипотезы о сотах»), структуры 9Шестиугольники 0005 обладают «высокой прочностью на сжатие», а «шестиугольные соты — это способ разместить наибольшую площадь с наименьшим периметром ». Такая эффективность использования пространства широко используется в застроенной среде.
Первый образец был обнаружен более 4000 лет назад в типичных для кельтских жилищ Шотландии и Ирландии ульях. Простое складывание плоских камней для создания куполообразного дома обеспечивало структурную устойчивость, удержание тепла зимой и легкое стекание дождя.
Более современный пример: Судно в Хадсон-Ярдс, Нью-Йорк. Это сеть лестниц и площадок, которые напоминают пчелиный улей как общей формой конструкции, так и шестиугольным дизайном. На данный момент он не выполняет никакой функции, кроме места, где туристы могут собираться и любоваться видами на город и реку Гудзон, однако руководитель группы в студии дизайна Стюарт Вуд говорит, что «со временем его использование будет развиваться таким образом, что мы даже не можем себе представить прямо сейчас».
В качестве более практичного примера можно привести Duo Towers в Сингапуре от Büro Ole Scheeren с привлекательным фасадом из металлических сотовых конструкций. Шестиугольники, охватывающие башню, обеспечивают тень от солнца, тем самым снижая внутреннюю температуру, но при этом не открывают вид на город и представляют собой улей активности внутри здания. И это улей деятельности: он содержит офисы, резиденции, гостиницу и торговую галерею.
Судно, Нью-Йорк. Источник: Башни-близнецы ArquitecturaVivaDuo, Сингапур. Источник: поиск слов9. Лопасти ветряных турбин
Знаете ли вы, что плавники горбатых китов оказались важными для того, что мы знаем об аэродинамике ?
Плавник горбатого кита. Источник. Лопасть ветряной турбины на WhalePower. Источник: Technology Review, 2008 г. Ранее считалось, что гладкие лопасти для ветряных турбин и крыльев самолетов будут наиболее эффективной конструкцией, обеспечивающей наименьшее сопротивление и наибольшую подъемную силу.
Однако когда исследователи из Гарвардского университета изучали передвижение горбатых китов, они заметили, что те передвигаются по воде с удивительной скоростью и эффективностью. Причина в выпуклостях на плавниках. Оказывается, неровности помогают создавать подъемную силу, уменьшают сопротивление и даже замедляют сваливание, что является резкой потерей подъемной силы, когда угол атаки крыла слишком крутой.
Эти «выпуклостей» — или «бугорки», как их называют, — могут быть применены к ветряным турбинам, гидротурбинам, крыльям самолетов и плавникам подводных лодок, чтобы «уменьшить лобовое сопротивление на треть и улучшить подъемную силу на 30%», по данным Военно-морской академии США. Использование таких конструкций все еще находится на ранних стадиях разработки, но одно канадское предприятие, WhalePower, лидирует, разрабатывая лопасти ветряных турбин с такими выступами и обнаруживая, что они более «стабильны, тихи и долговечны, чем обычные лопасти». В меньшем масштабе они обнаружили, что «промышленные потолочные вентиляторы могут работать на 20 процентов эффективнее, чем обычные лопастные вентиляторы».
Несомненно, изучение китовых плавников позволило разработать более эффективную конструкцию и, следовательно, более эффективно использовать и вырабатывать энергию, что приносит пользу окружающей среде и повышает привлекательность возобновляемых источников энергии.
10. Паутинное стекло
В 2012 году на стекло смотровой башни Линдисфарн у побережья северо-восточной Англии было нанесено специальное покрытие , вдохновленное паутиной. В частности, паутиной паука-ткача Orb, паутина которого отражает ультрафиолетовые лучи , делая их видимыми для птиц, которые держатся подальше и не разрушают паутину.
Спирали сквозь время: Эволюция паутины ткачей сфер. Источник: Roundglass Немецкая компания под названием Arnold Glas включает в себя покрытие из материала, отражающего ультрафиолетовый свет, по образцу, аналогичному паутине. Результаты показали, что «76% птиц сумели распознать стекло с узором, отражающим ультрафиолетовое излучение, и избежать его».
Интересно, что это покрытие не видно человеческому глазу, но все же предупреждает птиц держаться подальше, тем самым потенциально спасая им жизнь.
Эта система была включена в смотровую башню Линдисфарна, спасая птиц и позволяя посетителям наслаждаться потрясающими видами с острова. Приятно думать, что изобретение, вдохновленное природой, также защищает природу, вписываясь в гармоничный циклический характер природного мира.
ИсточникЗаключение
Ясно, что подражание природе для вдохновения на творчество может принести пользу во многих отношениях: это может сократить выбросы углерода, сэкономить деньги, сократить количество отходов и создать более гармоничный и эффективный мир. У природы можно многому научиться, и сейчас самое время взглянуть на бизнес-процессы, чтобы увидеть, где природа может протянуть руку помощи. С недавней Целевой группой по раскрытию финансовой информации, связанной с природой (TNFD), природа и биоразнообразие были поставлены на передний план бизнеса и правила 9.
0006: хрупкая природная среда жизненно важна не только для бизнеса, но и для средств к существованию каждого человека и для будущего нашей планеты.
Подпишитесь на наш ресурсный центр, чтобы быть в курсе последних тенденций в отрасли
биомимикрические инновации
Поделиться контентом:Липучка: 14 умных изобретений, вдохновленных природой
Компании, ищущие революционные продукты, обычно игнорируют величайшую изобретательскую машину во Вселенной: более чем трехмиллиардную историю эволюции жизни путем естественного отбора. Наблюдая за птицами, собаками, акулами и другими дикими животными, исследователи и инженеры изобрели несколько новых продуктов, вдохновленных этими животными и их физическими характеристиками. Скоростной поезд Синкансэн
Модернизированный нос поезда — стальной клюв зимородка длиной 50 футов — уменьшил энергопотребление и позволил увеличить скорость. Экспериментальная рыбная машина
Плавник по ветру Светлячки Лампочки
«Вакцины, покрытые конфетами»
Лаборатории разработали «стеклянную пленку из сахаров» или «вакцины, покрытые конфетами». Он сохраняет эффективность вируса в течение шести месяцев при температуре до 45 градусов по Цельсию, что полезно для вакцинации уязвимых групп населения в тропических странах. Клей для ног Gecko
Разум улья управляет сетью
Отдельные пчелы могут чувствовать, какая работа нужна колонии, и инстинктивно приступают к ней. Проблема со сложной человеческой инфраструктурой, такой как электрическая сеть, заключается в том, что ее компоненты не контролируют всю сеть.
Regen Energy создает сеть и предоставляет контроллеры для сетей, которые взаимодействуют друг с другом по беспроводной сети, чтобы максимизировать эффективность.
Стекло паутины
Некоторые пауки защищают свои искусно сделанные сети от насекомых специальной шелковой веревкой, отражающей ультрафиолетовые лучи. Птицы могут видеть ультрафиолетовые лучи и распознавать паутину как препятствие, которого им следует избегать. Немецкие инженеры Arnold Glas остеклили свое стекло марки Ornilux отражающим ультрафиолетовое излучение покрытием в виде паутины, чтобы спасти птиц от аварий на высокой скорости.
Липучка
После охоты в Альпах в 1941 году собака швейцарского инженера Жоржа де Местраля покрылась лопухами. Местраль положил один из них под микроскоп и обнаружил простую конструкцию крючков, которые ловко прикреплялись к меху и носкам. После многих лет экспериментов он изобрел липучку и в октябре 1952 года получил патент США 2 717 437.
Фильтр для воды Nature
Нобелевская премия 2003 года частично была присуждена Питеру Агре за открытие мембранного белка, который позволяет воде проходить через клеточные стенки. Датская компания Aquaporin разработала новый подход к опреснению морской воды, который позволяет отказаться от полимерного покрытия традиционных промышленных пленок для получения энергии. эффективность биологических мембран.
Транспортные средства в акульей шкуре
Акулы держатся подальше от водорослей благодаря своей коже, которая покрыта микроскопическими узорами, называемыми зубчиками./GettyImages-488604799-56a7970b5f9b58b7d0ebf4ee.jpg)