Изобретения подсмотренные у природы – 17 современных технологий, которые люди позаимствовали у природы :: Инфониак

За последние несколько веков люди успели изобрести много полезных вещей, но далеко не все они обязаны полностью человеческому уму.

Есть изобретения, которые люди скопировали у природы и вставили в то, что мы сейчас называем современный мир.

Стоит отметить, что заимствование у природы различных технологий и использование их для создания чего-то нового назвали новым словом «биомимикрия».

Вот лишь небольшая часть таких изобретений.

Инновационные технологии

1. Дождевой червь = Буровая тоннелепроходческая машина

© igreen_images / Getty Images

Нынешние буровые машины являются увеличенной механической копией дождевых червей. Также как и они, буровые машины «проедают» землю (и выпускают ее через заднюю часть), непрерывно двигаясь вперед, оставляя большой тоннель позади себя.

2. Акулья кожа = Олимпийские плавательные костюмы

Несмотря на то, что акулья кожа выглядит, как один полноценный материал, на самом деле она покрыта огромным количеством чешуек, которые называются кожные зубики. 

© WhitcombeRD / Getty Images Pro

Покрытие, которое формирует эти зубчики, предотвращает формирование водоворотов при плавании, что в свою очередь позволяет акуле быстрее плыть. Некоторые плавательные костюмы копируют эту технологию природы, чтобы увеличить скорость пловца.

© OSTILL / Getty Images Pro

3. Жуки из пустыни Намиб (Onymacris unguicularis) = Система сбора и хранения поверхностного стока

Эти жуки могут собирать влагу из тумана, который обычно по утрам приносит в пустыню ветер, дующий с моря. Чтобы собрать влагу, они забираются на гребни высоких дюн, приподнимают свое брюшко по направлению к ветру, после чего опускают свою голову вниз.

Данное положение позволяет туману конденсироваться на выступах надкрыльев. Далее он стекает вдоль шва надкрыльев, и попадает в ротовые органы жука. Влага, которую жук получил благодаря своей способности, составляет около 40 % веса его тела.

Читайте также: 10 изобретений, подсказанных самой природой

Способность этого жука вдохновила людей на создание уникальной техники сбора воды. Создатель данной системы Пак Китэ (Pak Kitae) из Сеульского технического университета. Его изобретение копирует форму и функцию панциря жука, чтобы утреннюю росу превратить в питьевую воду для тех, кто живет в местах с ограниченным доступом к воде.

4. Кузовковые (рыба-коробочка) = Бионический автомобиль

В мире автомобильного дизайна, где аэродинамика, безопасность, вместительность и экологичность являются взаимоисключающими атрибутами, некоторые ищут путь, который позволит соединить все эти характеристики в одну машину.

Инженеры в компании Mercedes-Benz обратили внимание на рыбу-коробочку. Несмотря на то, что с первого взгляда рыба выглядит довольно неуклюже, ее формы развились таким образом, что в воде она передвигается с большой эффективностью.

В результате эксперимента появился бионический автомобиль (Bionic Car), который отличается легкой конструкцией и удивительными аэродинамическими способностями.

5. Плавник горбатого кита = Улучшенная лопасть турбины

Горбатый кит может достигать веса 45 тон и, несмотря на это, он перемещается по воде с невероятной легкостью. Частично это происходит благодаря бугоркам на зазубренном плавнике.

Добавив несколько рядов подобных бугорков на лопасть турбины вертолетов и ветряных мельниц, инженеры смогли увеличить мощность, при этом уменьшив сопротивление и уровень шума.

6. Лапки гекконов = Суперклей

© jamcgraw / Getty Images Pro

Гекконы представляют собой семейство небольших ящериц. Их лапки покрыты миллионами микроскопических волосков, которые позволяют им двигаться по потолку, или, например, стеклу. Всего небольшой сдвиг волосков позволяет ящерицам отцепить лапку от поверхности.

Читайте также: Самые удивительные спецэффекты, созданные природой

© George Doyle / Photo Images

После того, как узнали секрет гекконов, был создан суперклей под названием Geckskin. Он настолько эффективен, что небольшого количества достаточно для удержания на ровной поверхности веса 315 кг. Кроме этого клей можно легко удалить, тем самым сняв приклеенный предмет. К тому же он не оставляет пятен.

7. Светлячки = Мощный светодиод

Несмотря на свой небольшой размер, светлячки излучают яркий свет. Их секрет заключен в их анатомии: у них есть органы свечения, находящиеся на последних брюшных сегментах. Обычно эти органы находятся под прозрачной кутикулой.

© soupstock

Они образованы большими фотогенными клетками, а они в свою очередь щедро оплетены трахеями и нервами. Под фотогенными клетками можно найти отражатели света — это клетки, в которых находятся кристаллы мочевой кислоты.

© Zurijeta

Ученым удалось воссоздать свет, излучаемый органами свечения светлячков. Их светодиод излучает свет на 55 процентов ярче оригинала.

8. Птицы семейства зимородковых = Сверхскоростной пассажирский экспресс

Первые сверхскоростные поезда имели один общий минус — как только они выезжали из тоннеля, слышался громкий звук, похожий на взрыв. Естественно пассажиры после такого не могли уже расслабиться до конца поездки.

© PrinPrince / Getty Images Pro

Инженер и по совместительству любитель птиц Ейджи Накатсу (Eiji Nakatsu) понял, что нос поезда должен пронизывать воздух с большей эффективностью. На помощь он обратился к зимородковым.

© Cristian Negroni

Похожий на нож клюв птицы позволяет ей нырять в воду с больших высот, и при этом волн на воде почти не замечалось. Теперь почти все сверхскоростные пассажирские экспрессы имеют длинный острый нос, который позволяет им бесшумно выезжать из тоннеля.

9. Глаз омара = Аппарат, позволяющий видеть сквозь стену и рентгеноскопический телескоп

Так как омары живут на глубине, где видимость почти на нуле, у них развилась способность видеть сквозь вещи. Копируя способность глаза омара, ученые смогли создать несколько изобретений. Например, они создали ручной «пистолет», позволяющий смотреть сквозь стену толщиной около 7 см.

Кроме этого, на базе глаза омара создается рентгеноскопический телескоп Lobster All-Sky X-Ray Monitor (LASXM), который, по мнению Найджела Баннистреа из Университета Лестера, позволит анализировать все небо, благодаря неограниченному полю зрения.

10. Кошачьи глаза = Дорожные отражатели

Обеспечение дорожным освещением каждого переулка было бы очень дорогостоящим занятием. И все же водители должны видеть дорожные знаки в темноте. 

© Thinkstock Images / Photo Images

После того как Перси Шо (Percy Shaw) увидел, как отражаются автомобильные фары в глазах кошки он решил создать первые дорожные отражатели.

© Leung Cho Pan

11. Голова дятла = Аппарат, поглощающий удары

Дятел использует свой клюв в качестве молотка и дрели, и в тоже время, во время дробления коры дерева, его мозг остается нетронутым. 

© UrosPoteko

Внутри клюва птицы ученые обнаружили несколько поглощающих механизмов: мускулистая структура, поддерживающая язык, которая тянется позади черепа и называет гиоид; зона губчатой кости в черепе; и взаимодействие черепа и цереброспинальной жидкости, которое подавляет вибрацию.

Скопировав эти механизмы, инженеры создали аппараты, которые защищают черные ящики в самолетах от разрушения на случай аварии.

Стоит отметить, что в 2014 году в журнале Science China Technological Sciences ученые опубликовали статью, которая объясняет механизм защиты мозга дятлов. По данным исследования, проведенного китайскими учеными, 99,7% всей энергии от ударных нагрузок равномерно распределяется по всему телу птицы, и лишь 0,3% этой энергии приходится на мозг.

12. Колючки растений = Застежка «липучка»

© Carol Hamilton / Getty Images

После того, как ученые исследовали под микроскопом колючки различных растений, швейцарский инженер Джорж де Местраль (George de Mestral) заметил, что они содержат сотни маленьких крючков, которые расположены так, что волосы или одежда цепляются за них. Он воссоздал эффект крючков, используя двусторонний материал, который мы называем липучкой (или велкро).

© stocksnapper / Getty Images Pro

13. Раковина улитки = Самоохлаждающийся дом

Когда улитка устает от ходьбы, она прячется в свою раковину. Даже в пустыне раковина помогает улитке сохранять прохладу. 

© dariolopresti

Узнав об этом, группа студентов из Исфаханского университета искусств, спроектировала дом, который, благодаря своей форме охлаждает воздух внутри. Такой дом будет идеальным убежищем для тех, кто живет в жарком климате.

14. Хобот слона = Роботизированная рука

Слон способен вытягивать свой хобот в любом направлении и хватать им что угодно, даже маленькие орешки. При разработке роботизированной руки, способной двигаться в любом направлении, инженеры компании Festo сделали все возможное, чтобы имитировать хобот слона.

© Kamchatka

Они использовали пластиковые трубки, которые исполняли роль позвоночника, и меняли их размер при помощи давления сжатого воздуха. Кроме этого они добавили четыре «пальца», которые дали роботизированной руке больше ловкости.

15. Каракатица = Телевизор нового поколения

Не успев моргнуть глазом, каракатица способна сменить цвет своей кожи, чтобы спрятаться от хищников или, наоборот, во время охоты. Ученые установили, что данная способность появляется благодаря выработке различных химикатов, которые меняют расстояние между мембранами.

© Heather Burditt / Getty Images

Используя каракатицу в качестве образца, ученые из Массачусетского технологического университета разрабатывают недорогой, но технологически прогрессивный экран, способный отображать огромное количество цветов.

www.infoniac.ru

изобретения, которые человек подсмотрел у Природы

Человек, как известно, великий изобретатель: ни один другой вид на Земле не может похвастаться таким количеством технических приспособлений, позволяющих облегчить повседневную жизнь. Но такие ли уж мы умные на самом деле? Единственные, кто «обскакал» нас в вопросах изобретательности это неразлучная парочка естественный отбор и эволюция.

Именно поэтому в последние годы мы стали все чаще приспосабливать природные задумки под свои цели. Это явление называется в науке биомиметика (или бионика) – создание механизмов, основные элементы которых мы «подсматриваем» у природы.

Акулья кожа для рекордов по плаванию

Производители одежды для пловцов давно восхищались умением разного рода морских созданий плавать с невероятной скоростью, многократно превышающей мышечные возможности, за счет превращения турбулентного водного потока в латеральный. Исследовали всех: начиная от дельфинов и заканчивая мелкими рыбешками, но только у акул нашли способ, который можно было воплотить в плавательном костюме.

Дело в том, что на коже акулы при ближайшем рассмотрении можно заметить крохотные рифлёные чешуйки, которые «гасят» сопротивление воды. И вот в 2000 году компания Speedo представила костюм с этим эффектом и произвела фурор: спортсмены, выступавшие купальниках этого типа, завоевали на Олимпийских играх в Сиднее в общей сложности 83 процента от всех медалей и установили 12 мировых рекордов.

Краска с эффектом лотоса

Прекрасные лотосы древние индийцы недаром считали воплощением божества. Ведь они ухитрялись оставаться абсолютно чистыми в самых грязных водоемах, кишащих кишечной и прочими палочками. Всеиз-за особой структуры поверхности листа этого водного растения, с которого капли воды скатываются как шарики ртути: она не гладкая, а состоит из микроскопических иголочек, снижая площадь соприкосновения с каплей воды или грязи до минимума.

Ученые долго изучали свойства лотоса и, в итоге, создали краску, с которой вода и грязь скатываются даже лучше, чем с гуся. Покрашенные ею предметы можно мыть раз в пять лет, а то и реже – поверхности вообще не загрязняются из-за микроструктуры краски после засыхания.

Застежка-молния

Достоверно неизвестно, знал ли об этом изобретатель первой в мирезастежки-молнии, но принцип «зиппера» уже миллионы лет используют птицы для того, чтобы «латать» свои перышки. Наверняка у многих из вас в детстве было подобранное на улице перо какой-нибудь птицы. И мало кто мог устоять перед соблазном проткнуть его, а потом как ни в чем не бывало погладить двумя пальцами: перо на глазах становилось целым.

Так вот птицы, как и производители джинсов и курток, используюмикро-крючочки для создания гладкой и легко восстанавливающейся поверхности.

Компьютерный кровоток

Специалисты знают, что одна из самых больших инженерных проблем, с которой сталкиваются производители высокомощных процессоров, – это энергоэффективная система охлаждения. Чего только ни придумали, начиная от вентиляторов и заканчивая фреонами, чтобы искусственные«мозги» не перегревались. Но все равно ничего лучше, чем то, что заложила в наши организмы природа, не изобрели.

Пару лет назад корпорация IBM представила новую технологию охлаждения процессоров и производительных компьютерных плат, основанную на принципе кровотока. Новинка получила название Cool Blue и работает следующим образом: в системе под очень большим давлением циркулирует специальная жидкость, которая распределяется по 50 тысячам микроскопических каналов на поверхности процессора.

Если вы еще не поняли, как это, погуглите по запросу «капилляры» – сразу все станет ясно. Охлаждаться процессоры будущего станут так же, как краснеют от мороза ваши щечки. Технология, кстати, очень энергоемкая. Вы ведь тоже не от батарейки работаете.

Яйцо-купол и небоскреб-кипарис

Но чаще всего бионика используется, пожалуй, даже не в технике и изобретательстве, а в архитектуре. Скелеты животных становятся прообразами каркасов для сложных конструкций, а обыкновенное яйцо – куполом одного из самых красивых соборов в мире. Именно по аналогии с ним, и это документально подтвержденный факт, построил гигантский купол флорентийского собора гениальный архитектор эпохи Возрождения Филиппо Брунеллески.

Собор стоит и по сей день и не протекает, а современные мастера, несмотря на все достижения науки и натурный прототип перед глазами, до сих пор повторить не могут. Впрочем, у них осталось еще много объектов для копирования. В Шанхае, например, собираются строить башню-кипарис на 100 тысяч человек. Башня-город будет иметь ширину всего 166 на 133 метра, а общая площадь составит 2 миллиона квадратных метров.

Принцип позаимствовали у кипариса, корневища которого, как известно, уходят в глубину всего на несколько десятков сантиметров, но за счет сплетений, создающих эффект губки, держатся на поверхности крепко, как никто другой.

Источник

zagopod.com

Изобретения человечества, всего лишь плагиат у природы — Новости науки

За тысячелетия до того, как начались первые «разборки» за патент на изобретения, люди занимались своеобразным плагиатом. В наше время изобретения и открытия делят на 89 классов, охватывающих все области техники и производства. А в «патентной библиотеке» природы есть «изобретения», относящиеся ко всем из них.

Учиться у природы

Человек научился всему что имеет, позаимствовав у природы множество оригинальных и необычных идей. Она создала свои творения с максимальной эффективностью. Их отличают безупречная точность и экономия ресурсов. По принципу работы крыльев насекомых созданы ветряные мельницы. Наблюдая, как паук плетет паутину, человек научился делать сети. А жители островов Тробриан до сих пор используют паутину гигантских лесных пауков как рыболовную снасть.

Люди переняли у животных такой прием охоты, как засада. Самый знаменитый хищник земной флоры – венерина мухоловка подсказала идею капкана. Греческие амфоры изготавливались в форме яйца, а первые тараны точно воспроизводили бараньи лбы. Рыба-прилипала дала идею изобретения клея. Первая бумага изготовлена китайцами из туевого дерева в ходе наблюдения за стенными осами. Они разжевывали дерево, перерабатывая его в материал для строительства своих гнезд.

Многие животные наделены природой удивительными способностями и возможностями. Изучение их уникальных свойств позволило научно-техническому прогрессу в ХХ веке сделать резкий рывок вперед. Организмы этих животных послужили образцами для высокоточных приборов, аппаратов и технологий. Заимствование и использование человеком в своих целях изобретений природы, ее идей получило название бионики.

Продолжение давних традиций

Бионика – это сознательное имитирование мудрых законов природы. За основу вентиляции высотных домов взят принцип работы этих систем в термитниках. Они послужили моделью для торгового центра «Истгейт» в Зимбабве. В нем прохладно даже в сорокаградусную жару. Слюнная железа клопа стала основой конструкции двигателей внутреннего сгорания. Только ее детали из хитина увеличили во много раз и заменили на металлические.

Репейник и застежка-«липучка» действуют по одному принципу

На создание акваланга Жак-Ива Кусто подтолкнуло наблюдение за жучком, тянувшим за собой в воду пузырек воздуха. На основе действия колючек репейника созданы липучки на куртках, обуви и многих других изделиях. Наблюдения за шимпанзе позволили выявить ряд лекарственных растений и применить их для лечения людей. Наши двухфокусные очки копируют принцип действия глаз четырехглазой рыбы. Ведь дальнозоркую верхнюю часть глаза эта рыба использует для наблюдения в воздухе, а нижнюю, близорукую – в воде.

Жак Ив Кусто и его акваланг

Устройство уха тюленя подсказало идею изобретения гидрофона. Изучение быстроходных рыб послужило толчком к борьбе с турбулентностью воды при движении морских и речных судов и повысило их скорость. Не остался без внимания и способ реактивного передвижения кальмаров − на кораблях появились копирующие это явление механические водометы. Часто спасающий моряков автоматический предсказатель непогоды сделан на основе «инфрауха» медуз. Оказалось, что эхолокаторы летучих мышей имеют голографическую картинку, объемное изображение!

Благодаря исследованиям листьев лотоса создали самоочищающиеся покрытия. На основе принципа устройства оболочек голотурий (морских огурцов) созданы биомедицинские препараты. Медицинские шприцы копируют укус пчелы или осы. Жук-бомбардир подал идею бинарного оружия: два безвредных в отдельности химических соединения при реакции дают боевое отравляющее вещество. Изучение зубов животных привело к созданию самозатачивающихся инструментов. По подсказке природы сделаны парашюты и дельтапланы. Стрекозы дали идею вертолета.

Жук-бомбардир

Исследовались присоски гекконов и древесных лягушек, позволяющие им бегать по вертикальным поверхностям. Разлагающийся со временем изоляционный и упаковочный материал создан на основе принципа природной переработки отходов при помощи грибов вешенок. В фильтрах очистки воды собираются использовать белок аквапарин, содержащийся в мембранах клеток. Даже американский марсоход копирует механизм действия речных раков, способных пятиться назад.

Подарки гремучей змеи и лягушки

Змея наделена удивительным органом, при помощи которого видит тепловые (инфракрасные) лучи. Две ямки на голове дают ей потрясающую зоркость ночью. Змея способна увидеть на расстоянии 200 метров выползающую из норки полевую мышь и поймать ее. Разглядывая своеобразный портрет теплокровного животного, она улавливает разницу в тысячную долю градуса! Эта способность змеи была использована людьми при создании медицинских аппаратов и приборов ночного видения. Повысив точность «змеиного метода» до одной десятитысячной доли градуса, ученые создали потрясающую тепловизорную диагностику. На обработанных компьютером снимках сверхчувствительной аппаратуры видно все, что находится в недрах земли на несколько километров. Можно диагностировать здания и сооружения. Под домами, мостами, дорогами, трубопроводами четко видны разломы земной коры, карстовые пустоты и потоки грунтовых вод. Зная о них раньше, строители обошли бы стороной эти гиблые для сооружений места, и не было бы «загадочных» обрушений зданий.

Обыкновенная лягушка виртуозно ловит языком комаров и мошек. Исследования показали, что она имеет особую «систему оповещения», которая позволяет ей получать раздельную информацию о форме насекомого, расстоянии до него и четкости изображения. Лягушка быстро и точно определяет положение летящей мошки в пространстве. Молниеносно вылетает язык − и добыча оказывается в желудке. Лягушачий принцип раздельного видения изображения в 1970-х годах применили в электронных машинах для чтения рукописных текстов. Один узел «мозга» машины следил за формой знаков, второй – за их контрастностью. Этот же принцип лежит в основе работы современных сканеров.

Лягушка озёрная (Rana ridibunda L.) ловит добычу

Муха впереди

Так нелюбимая нами муха дала плагиаторам от науки две идеи для подражания. На основе принципа работы ее органов – жужжальцев, назначение которых исследователи не могли понять несколько десятилетий, инженеры изготовили важнейший прибор – вибрационный гироскоп. Он высокочувствительно и мгновенно фиксирует любые изменения положения сверхзвуковых самолетов в пространстве и стал незаменимым в авиации.

Другую идею подсказали фасеточные глаза мухи, состоящие из особого сетчатого экрана. Их строение позволяет насекомому видеть не одно, а множество изображений какого-либо предмета. При движении наблюдаемый объект переходит из одного изображения в другое, что позволяет с большой точностью определить скорость его передвижения. Биологи изучили принцип устройства глаза мухи, а инженеры создали новый прибор. Его так и назвали − «Глаз мухи». С его помощью в навигационных службах и аэропортах определяют скорость полета современных авиалайнеров.

Самка слепня Tabanus lineola

Неудачи изобретателей

Сделанные человеком самые совершенные механизмы часто не могут сравниться с биологическими чудо-приборами живых существ. Многие их достижения все еще остаются для человека далекой мечтой. Ученые только пытаются «копировать» природные наноструктуры и использовать их в качестве оптических волноводов и светоотделителей. Паутина послужила прототипом кевлара – пуленепробиваемой «кожи». Наука и инженерная мысль так и не смогла скопировать и угнаться за даром сверхчувствительности «живых приборов», способных предсказывать погоду и катаклизмы.

Как известно, никто не в состоянии предсказать время одного из величайших бедствий – землетрясения. Однако некоторые рыбы-малютки чутко реагируют на сейсмические процессы. За 5-7 часов до землетрясения они начинают бешено метаться по аквариуму. В сейсмоопасных районах Земли они спасли тысячи жизней. Многие животные обладают даром предсказания долгосрочного прогноза погоды, на недели и месяцы вперед. Они «знают», каким будет паводок и места, которые попадут в зону затопления, будет лето сухим или дождливым, какие морозы ожидать зимой. Наблюдение за ними позволяет избежать многих бед и несчастий. Обычные золотые рыбки точнее лучших химических приборов определяют загрязнения в воде. Они замечают наличие ядовитых веществ даже в разбавленных в 10 раз, очищенных сточных водах. Исследование морфологических особенностей живых организмов дает ученым все новые идеи для технического конструирования. Действительно, тайники природы неисчерпаемы.

Источник: earth-chronicles.ru

sci-dig.ru

Чему мы учимся у природы

Почти все, что изобрел человек, уже существовало в природе. Стрекоза была раньше вертолета, рыбы — перед подводными лодками, паутина — прежде всех материалов, а стебли и деревья — до небоскребов. Сегодня мы расскажем, как и чему человек учился у природы.

Плыть, как рыба

• Исследователь Малкольм МакИвер и его робот

Морские животные вдохновили людей на массу изобретений. Их обтекаемая форма послужила прототипом для создания кораблей, подводных лодок, атомных бомб.

Акулья кожа, покрытая мелкими чешуйками, стала основой для разработки энергосберегающего покрытия для авиалайнеров, теплоходов и лопастей ветряных электростанций. По подсчетам немецких ученых-разработчиков, если покрыть самолеты и морские суда этим материалом — особой краской, снижающей сопротивление потоку, можно сэкономить до 4,5 млн т топлива в полетах и около 2000 т в год в морских рейсах.

Сейчас ученые из Гарвардского университета пытаются воссоздать кожу акулы мако с помощью 3D-печати, их конечная цель — изготовить высокотехнологичный костюм для дайвинга, который уменьшит сопротивление воды.

Еще одно современное ноу-хау: робот-разведчик, напоминающий рыбу черная ножетелка, что обитает в донных водах Амазонки. Робот, разработанный американскими инженерами, позаимствовал у ножетелки уникальную способность ориентироваться в полной темноте. Исследователь Малкольм МакИвер занимался изучением сенсорной и двигательной систем этих рыб в течение многих лет. Он выяснил, что для ориентации ножетелка посылает слабый электрический импульс, создаваемый особым органом, а для передвижения совершает волнообразные движения длинным нижним плавником. Оба этих свойства были «подарены» новым роботам-водолазам, которые смогут проводить разведку в труднодоступных и малоосвещенных местах, таких как затонувшие корабли.

Тропическая рыба желтый пятнистый кузовок с ее необычными очертаниями вдохновила компанию Mercedes-Benz на создание бионической машины Bionic Car, которая повторяет форму рыбы и благодаря ей передвигается с большой эффективностью.

Летать, как птица

Птицы, бабочки, стрекозы и другие насекомые издавна вдохновляли людей на создание разнообразных летательных аппаратов. Один из пионеров авиации — Леонардо да Винчи зарисовывал полеты птиц разных пород и летучих мышей и пытался воссоздать их способ передвижения. В 1487 году он разработал орнитопер — летательную машину, основанную на птичьем полете. Еще одна идея да Винчи — втяжные лестницы, прототипом для которых служат ноги стрижа. И хотя придуманные да Винчи машины так и не полетели, идеи, позаимствованные у природы, со временем были воплощены другими изобретателями летательных аппаратов.

Например, стрекоза стала прообразом вертолета. Как и насекомое, машина взлетает с места без предварительного разбега, «зависает» в воздухе, садится без пробега. Ее удивительные летательные способности вдохновляли, в частности, изобретателя Игоря Сикорского. Один из его вертолетов был почти точной копией стрекозы: в распоряжении ученого были 2000 воссозданных на компьютере маневров стрекозы в воздухе.

В настоящее время французские инженеры пытаются максимально приблизить конструкцию крыла самолета к крыльям крупных хищных птиц. «Это позволит повысить подъемную силу самолета при малых скоростях, понизить сопротивляемость воздуха, затраты энергии на полет, и, возможно, даже уровень шума, воздействуя на уровень турбулентности потоков», — поясняет разработчик Марианна Браза, представившая крыло-новинку в этом году. Одним из ноу-хау стали тонкие пластинки, которые вибрируют и снижают турбулентность, — у птиц эту задачу выполняют мелкие перья, расположенные на задней кромке крыльев.

Видеть, как кошка

• На фото справа: Перси Шо и его коллега

Видеть в темноте человек учился у кошек и сов. Принципы их зрения были использованы при разработке приборов ночного видения.

Кошачьи глаза легли в основу еще одного изобретения — светоотражателя. Его придумал англичанин Перси Шо, когда на темной трассе увидел отражение фар своей машины в глазах кошки. Изобретение «кошачий глаз» было запатентовано в 1934 году и вскоре появилось на дорогах Великобритании, увеличив их безопасность.

Ловить ультразвук, как летучая мышь

Летучие мыши помогли ученым открыть эхолокацию — способ определения положения объекта в пространстве по времени задержки возвращений отраженной волны. Первооткрывателем стал итальянский натуралист и физик Ладзаро Спалланцани: в конце XVIII века он наблюдал за перемещениями летучих мышей в темной комнате и заметил, что эти животные прекрасно ориентируются. В ходе опыта он ослепил нескольких особей и обнаружил, что они летают так же хорошо, как и зрячие. После опыта его коллеги, который залепил воском уши летучих мышей и констатировал, что они натыкаются на все предметы, стало очевидно, что эти животные ориентируются по слуху. Эти знания пригодились лишь в XX веке, когда стало известно об ультразвуке. Ученые создали ряд приборов, в том числе сонар для подводных объектов и морского дна. К эхолокации способны не только летучие мыши, но и киты и дельфины, в меньшей степени некоторые птицы (гуахаро, саланганы), землеройки и мадагаскарский еж тенрек.

Недавно британские инженеры из Саутгемптонского университета представили новый тип радара, который позволит извлекать лыжников из-под лавин и шахтеров из подземных завалов. Автор проекта Тимоти Литон придумал это устройство, удивившись сверхспособностям дельфинов: они ориентируются даже в мутной воде благодаря издаваемым импульсам и безошибочно отыскивают пищу.

Менять окрас, как хамелеон

Многие животные умеют менять окрас и сливаться с окружающей средой. Эту их способность позаимствовали создатели камуфляжа. Разработки в этой области продолжаются. Например, в январе 2014 года американские ученые из Гарвардского университета сообщили, что изучают способности к перемене окраса у каракатицы — они надеются, что это исследование поможет улучшить защитную одежду для солдат.

Позже коллектив ученых из университетов Хьюстона и Иллинойса представил материал, который анализирует окружающую обстановку и автоматически меняет собственную окраску, подстраиваясь под цвет фона. Источником для разработки послужили головоногие моллюски: осьминоги, кальмары и каракатицы.

Прилипать, как геккон

«Липкие» лапы геккона легли в основу ноу-хау от ученых из Стэнфордского университета. Они придумали специальные перчатки с присосками, надев которые любой человек может вскарабкаться на вертикальную стену. Силиконовые присоски, как и лапы геккона, покрыты тысячами волосков, и благодаря межмолекулярному притяжению (Ван-дер-Ваальсовы силы) материал словно приклеивается к поверхности. Испытания прошли в этом году и были похожи на съемки фильма о Человеке-пауке.

Приставать, как репейник

Репейник с его маленькими крючками-зацепками стал прототипом текстильной застежки — липучки. Ее придумал швейцарский натуралист и инженер Жорж де Мистраль, когда чистил от репейника свою собаку после прогулки в горах в 1948 году и задумался, отчего так трудно отлеплять эти плоды растения от шерсти.

Приклеиваться, как моллюски

Рыба-прилипала, моллюски, морские черви и многие другие живые организмы на планете обладают способностями вырабатывать сверхлипкое вещество. Именно они натолкнули людей на изобретение клея. В последнее время ученые занимаются усовершенствованием клейкого вещества: последняя разработка из Гарвардского университета — суперклей на основе слизи моллюсков для «залатывания» стенок сердца и сосудов. Ноу-хау от американских ученых — искусственный клей для операций на внутриутробном плоде, воссоздающий свойства слизи морских червей Phragmatopoma californica.

Плести сети, как паук

Паучья нить отличается необыкновенной прочностью: она в пять раз превышает прочность стали. Согласно расчетам ученых она смогла бы остановить даже авиалайнер, если бы имела толщину карандаша. Неудивительно, что люди издавна пытались воссоздать паучью нить. И в конечном итоге у них получилось произвести столь же прочные материалы, например, полиакрилонитрил. Но ученые пошли еще дальше: в Университете штата Юта паучьи гены были добавлены в ДНК козы, в результате паутину можно отфильтровывать из молока. В 2011 году голландские ученые пытались пойти еще дальше: они соединили искусственную кожу с паутиной, полученной из молока генетически измененных коз, и создали пуленепробиваемую ткань: в ходе испытаний она отразила пули калибра 5,56. В их планах было вживление паутины в человеческую кожу, однако до сих пор о появлении Человека-паука ничего не известно.

Добывать свет, как светлячки

Недавно корейские инженеры изучили наноструктуру брюшка светлячков и создали на ее основе сверхъяркие и более эффективные светодиоды: для этого они изменили микроструктуру поверхности светодиода, повысив его прозрачность. О том, как еще используются свойства светлячков и других светящихся животных, мы уже рассказывали в обзоре «Живые лампочки».

moya-planeta.ru

10 современных технологий, которые придумала сама природа

Инженеры любят заимствовать идеи у природы. Это называется биомимикрией, и в штате Монтана даже работает целый институт биомимикрии: там занимаются поддержкой проектов, вдохновленных живыми системами.

Редакция ПМ

20 сентября 2019 09:31

Мы уже нашли десять отличных примеров биомимикрии: «подсмотренные» у жирафов средства для защиты вен и артерий, опреснители, «срисованные» с верблюжьих морд и т. д. Во второй десятке представлены ветряки, повторяющие форму китовых плавников, и здания с системой вентиляции, разработанной термитами.

1. Горбатые киты и ветряные турбины

Горбатые киты — одни из самых массивных животных на планете, но двигаются они легко и непринужденно — не в последнюю очередь благодаря аэродинамической форме плавников. Специалисты компании WhalePower обнаружили, что бугорки на поверхности китовых плавников дают 8% увеличение подъемной силы и на 32% уменьшают колебание в нежелательных направлениях по сравнению с гладкой поверхностью такой же формы. Они повторили форму бугорков в дизайне лопастей ветряных турбин.

2. Репейник, собачья шерсть и застежки-липучки

Изобретатель застежки-липучки Velcro Джордж де Местраль позаимствовал идею у репейника. Он заметил, что цветки прилипают к шерсти его охотничьей собаки благодаря множеству крючков, и повторил природный дизайн, использовав нейлон и хлопок. Так появились застежки-липучки, которые в неизменном виде используются по сей день.

3. Бабочки и защита от подделок

Инженеры из канадского Института Саймона Фрезера изобрели новый способ защиты банкнот с помощью приема, «подсмотреного» у голубых бабочек из Коста-Рики. Ученые использовали наноразмерные частицы, преломляющие свет; подделать их гораздо сложнее, чем голограмму. Наночастицами можно защитить от подделки не только банкноты, но и другие объекты.

4. Слоновьи хоботы и бионические руки

В хоботе слона 40 тысяч мышц и ни одной косточки. Немецкие ученые из робоинженерной компании Festo повтроили элементы строения хобота в дизайне бионической руки, которую могут использовать люди с атрофированными или частично парализованными мышцами рук или рабочие, поднимающие тяжелые вещи.

5. Паутина и птицезащитные стекла

Людям часто случается, проходя по лесу, проходить сквозь паутину: наш глаз не замечает ее тонкие нити. А вот птицы не рвут паутину, облетая ее. И наоборот: мы видим оконные стекла, а птицы иногда врезаются в них, травмируя себя, а иногда и разбивая стекло. Ученые из Института биомимикрии Biomimicry 3.8 обнаружили, что птицы обнаруживают паутину благодаря ее способности отражать в ультрафиолете (по крайней мере в случае с пауками-кругопрядами, использующими в нити частицы, отражающие ультрафиолет). Это исследование легло в основу безопасного для птиц стекла марки ORNILUX® Bird Protection Glass с UV-покрытием, повторяющем паттерны пауков-кругопрядов.

6. Альбатросы и дроны

Альбатросы — настоящие короли воздуха: они подчиняют себе воздушные течения и целыми днями планируют, почти не взмахивая своими огромными крыльями. Инженеры из MIT работают над дронами-планировщиками, которые бы так же, как альбатросы, могли летать над морем почти без затрат энергии. Такие дроны могут стать «глазами» спасателей, диспетчеров и других наблюдательных дронов.

7. Акулы и корабельная обшивка

Акулья кожа покрыты крошечными острыми чешуйками в форме буквы V, которые помогают акулам держать на расстоянии паразитические микроорганизмы и более крупных вредителей — например, усоногих рачков, которые губят других морских животных, облепляя их толстым слоем. Микробы и рачки угрожают и корпусам судов — они провоцируют коррозию металла, меняют геометрию корпуса, снижают его обтекаемость и увеличивают расход топлива. В обшивке кораблей американских ВВС для защиты от вредителей используется материал Sharklet, повторяющий микроструктуру акульей кожи

8. Цикады и антибактериальные покрытия

Оказывается, крылья некоторых цикад — это настоящее биологическое оружие. Бактерии гибнут, едва попав на крылья цикад вида Psaltoda claripennis. Насекомые не вырабатывают антибактериальных субстанций, все дело — в структуре наноразмерных волосков, которыми усеяны их крылышки. Бактерии застревают между волосками и медленно погибают от голода. Крылья P. claripennis — первый известный биоматериал с антибактериальными свойствами, обусловленными физической структурой. Ученые рассчитывают создать искусственные материалы с такими же свойствами; из них можно было бы делать оборудование и предметы интерьера для операционных и других помещений, где бактерии — нежеланные гости.

9. Термиты и вентиляция

Термиты, живущие очень близко к экватору, строят термитники с на удивление эффективной системой кондиционирования: внутри их гигантских глиняных домиков всегда прохладно. Поэтому архитекторы с удовольствием заимствуют у термитов идеи конструкции вентиляционной системы. Исследователи выяснили, что в центре термитника всегда сооружается хорошо изолированная большая труба, к которой ведет много труб поменьше. Маленькие трубы нагреваются за день, и по ним теплый воздух отходит от термитника; прохладный же воздух остается внутри. Архитектурное бюро Arup из Зимбабве использует подобную технологию, и она позволяет тратить на кондиционирование помещений на 10% меньше электроэнергии.

10. Глаза гекконов и объективы камер

Гекконы — одни из немногих животных, способных различать цвета при плохом освещении. Их зрение в 350 раз острее человеческого, поэтому ученые из Лундского университета в Швеции мечтают повторить устройство глаз этих ящериц в конструкции фотоаппарата или видеокамеры. Исследователи выяснили, что на сетчатке гекконов больше колбочек, чем у большинства животных, и разнообразие этих клеток у гекконов больше, чем у большинства животных, что делает глаза гекконов чувствительными к большему диапазону световых волн.

www.popmech.ru

10 изобретений, подсказанных самой природой :: Инфониак