Dela med sig:
10 Fler otroliga sätt Naturen slår oss i teknik
Vi människor har lyckats med några fantastiska prestationer: skyskrapor, rymdresor, djuphavsdykning och Dilbert serier bland annat. Men lika smart som vi är, har vi fortfarande mycket att lära av våra medborgare. Växter och djur demonstrerar fantastiska prestationer av teknik hela tiden.
Biomimicry är en handling av modelleringsstrukturer, material och system efter biologiska enheter och processer. Vi har tidigare berättat om tekniker som efterliknar djurens egenskaper. Här är tio fler exempel på hur naturen har skolledat oss om att skapa avancerad teknik.
10 Sharkskin och flygresor
Det finns en anledning till att hajar har varit föremål för så många skrämmande historier; de är några av de mest effektiva rovdjur som finns i naturen. Dessa jägare har sin vattenoptimerade hud att tacka för att hjälpa dem att nå sina högsta hastigheter. Ytan på sharkskin består av små "tänder" som kallas dermal denticles. Dessa dentala dentiklar (även kallade placoidskalor) har spår som kanaliserar vatten, vilket reducerar drag.
Den ideala utformningen av sharkskin har varit källa till många "Aha" -minnen bland uppfinnare. En strålande ansökan kommer från tre forskare från Fraunhofer Society, en tysk forskningsorganisation. De utvecklade en speciell färg efter att ha studerat sharkskin på nära håll. Denna färg, när den borstar på en speciell stencil och appliceras på ytan av flygplan, åstadkommer strukturen av sharkskin och reducerar drag. Forskarna hävdar att om denna färg applicerades på varje flygplan på planeten skulle det spara upp till 4,48 miljoner ton bränsle per år.
9 Skolor av fisk- och vindkraftverk
Det är ganska fascinerande att se en fiskskola i synkronisering genom havet. De verkar hålla jämna steg med varandra oavsett vad, även när de gör plötsliga varv. En teori bakom detta beteende är att fisken i en skola kan driva bort flödesmönstret i den omgivande fisken. I huvudsak handlar skolan som en energisparande teknik.
Ett lag på Caltech ledt av professor John Dabiri konstruerade vertikala vindkraftverk som fungerar på ett liknande sätt. När de grupperas tillsammans blir de mer energieffektiva genom att använda den luftström som genereras av närliggande turbiner. Resultatet är en rad vindkraftverk som kan överträffa traditionella väderkvarnar. Dessa resultat har stöds av liknande studier utförda av Stanford, Johns Hopkins University och University of Delaware.
8 knäckhvalar och turbinblad
Naturen har ännu mer att lära oss om vindkraftverk, vilket demonstreras av pukkelvalen. Både pukkelvalen och vindkraftverket drar nytta av att minska draghastigheten på sina ytor. Den milda jätten åstadkommer detta tack vare stötarna längs flänsarna, som kallas tubercles. Tubercles tillåter valen att manövrera med minimal drag, vilket är nödvändigt när det söker mat.
Naturligtvis överför designen bra till vindkraftverk. Professor Frank Fish of West Chester University arbetade med ett team för att designa ett turbinblad med tubercles. Den resulterande designen fungerade så bra att det även kunde samla vind i låga vindhastighetsområden. Fisk är president för en Kanada-baserad operation som kallas Whalepower, som är avsedd för förbättrade turbin- och fläktdesigner baserat på hans lags fynd.
7 Geckos och Power Adhesive
Inse det: På något ställe i ditt liv har du varit lite avundsjuk på att kakor enkelt kan gå upp på väggarna. Mystiken på väggklättringslöv har förbryllat observatörer i årtusenden. Det löstes slutligen 2002, då forskare upptäckte miljoner små hår på gockens fötter som heter setae. Seta bidrar till att producera svaga elektrostatiska krafter som kallas van der Waals styrkor.
Även om det har funnits många föreslagna ansökningar om denna naturens natur har en speciellt varit framgångsrik i sig: en produkt som heter Geckskin. Tre initiativrika akademiker från University of Massachusetts Amherst skapade detta återanvändbara superhäfte som inspirerades av mekaniken hos geckofötter. Det klibbiga materialet kan hålla upp till 317 kg på en slät vägg. Geckskin har sedan sin debut vunnit utmärkelser från organisationer och nyheter, inklusive CNN, Bloomberg och Väktaren (den sistnämnda hänvisade till det som "flypaper för elefanter").
6 flaggor och SmartCanes
Bats är kända för sin nattliga förmåga, som kommer från deras unika förmåga att skilja objekt i mörkret med echolocation. De avger höga sonarfrekvenser som studsar av objekt som varelsen potentiellt kan kollidera med när de flyger.
Ett forskargrupp vid Indiska Tekniska Högskolan i Delhi, Indien, har tagit en aning från fladdermöss för att revolutionera standard vitrör som används av blinda personer. Genom sin forskning skapade de SmartCane. Enheten sänder en liknande signal till fladdermus för att upptäcka potentiellt farliga föremål. Enheten fäster vid en standard vitrör. När vågorna återvänder till enheten vibrerar den för att låta användaren veta för att undvika ett föremål i hans eller hennes väg.
Även om liknande teknik existerar, till exempel den allmänt tillgängliga Ultracane, ville utvecklarna av SmartCane skapa en produkt som inte bara är användbar men prisvärd för alla. SmartCane säljs till cirka $ 50, jämfört med $ 1000 Ultracane.
5 Bägare och vattenhöger
Teknik effektivt sätt att skörda vatten har varit en av de största utmaningarna i modern tid. Vatten är en sådan dyrbar resurs som det är svårt att tro att någon varelse bara kunde dra den ur luften. Men Stenocara gracilipes skalbagge kan bara göra det.
Denna skalbagge är infödd till Namib-öknen i sydvästra Afrika, en av de hetaste, mest oförskämda platserna på jorden. När vinden sveper dimma ut från havet samlar vattendroppar med en serie glasliknande stötar längs skalbaggen. Droppen rinner sedan ner små kanaler till betesmunnen. Denna process är avgörande för insektsöverlevnaden, eftersom dimma rullar bara i ungefär sex gånger per månad.
Det har gjorts flera försök av forskare att replikera denna användbara förmåga. För en forskare vid det brittiska försvarsministeriet genomförde 2001 forskning om att skapa tält och takplattor som kan samla vatten i torra områden. Ett företag som heter NBD Nano var också inspirerad av bägaren. Grundades av fyra akademiker med examen i biologi, organisk kemi och maskinteknik, syftar företaget till att producera en självfyllande vattenflaska baserad på skalbagens skal. Från och med 2012 producerade de en prototyp för att gå till marknaden.
4 havsvampar och solpaneler
Vid första anblicken kanske den orange puffball-svampen inte ser ut som mycket. Vad mer kan någon använda den för, förutom ett trendigt dusch tillbehör? Det visar sig att dessa enkla ryggradslösa djur har en speciell förmåga att skörda kisel från havsvatten och använda den för att bygga upp sina svampiga kroppar. Denna process kan potentiellt ge ett sätt att bygga billigare, mer miljövänliga solpaneler.
Tillverkare skapar vanligtvis solpaneler genom att lägga kemikalier på en inert yta för att skapa ett tunt, kristallint lager. Skiktet fungerar som en halvledare som genererar en elektrisk ström när solljus slår på den. Denna högtemperatur, lågtrycksprocess är energiintensiv och därför dyr.
Forskare Daniel Morse och hans team vid University of California Santa Barbara utgjorde ett sätt att imitera den orange puffball-svampens förmåga att producera kisel utan att använda höga temperaturer och lågt tryck. Svampen utför denna prestation tack vare ett enzym som kallas silikatin, vilket hjälper till att omvandla kiselsyra i havsvatten till kiseldioxidpinnar.
Genom att använda flytande zinknitrat istället för havsvatten och ammoniak istället för silikatin kunde teamet replikera havsvampens process och applicera den på solceller. Processen behöver vidareutveckling, men det är ett lovande sätt att göra solenergi mer tillgänglig för alla.
3 Trävaror och rymdborrar
Verktyg byggda för användning i yttre rymden har vanligtvis samma problem: De är skrymmande, arbetar långsamt och suger upp stora mängder kraft. Utrymmeborren är inget undantag. Ännu mer problematiskt kan rörelsen i jordstilborrar få dem att flyta i en lågmåttig miljö.
Ange det stora träet. Kändisarna av denna art, även känd som hornstensveps, har en ovipositor, en spetsig rörliknande struktur som används för att lägga ägg på baksidan av sina kroppar. Hon lägger ägg genom att hitta ett lämpligt träd, som driver ovipositoren i stammen, och deponera ägg i bagageutrymmet. Hela processen skadar inte henne alls, vilket är imponerande, eftersom det här lilla insektet i grunden driver hennes kropp till massivt trä.
Under 2006 släppte ett team av fyra forskare vid University of Bath i Storbritannien ett papper som föreslog en rymdborrmodell efter den kvinnliga träveten. Denna borr skulle vara kraftfull nog att borra genom solid rock med samma design som ovipositoren. Julian Vincent, lagets biomimetikprofessor, uppgav att den svåraste delen var att få rymdorganisationer att acceptera den nya designen. Han säger att rymdingenjörerna inte brukar vilja använda nyare tekniker om den nuvarande fortfarande arbetar.
2 fjärilar och glansfri skärmar
Fjärilar är mycket bra på inspirerande visuell teknik, så det är ingen överraskning att hemligheten för att eliminera mobiltelefonskärmen kan också komma från dessa härliga varelser. År 2015 gjorde tyska forskare vid Karlsruhe Institute of Technology en överraskande upptäckt: Närvaron av oregelbundet formade nanoskopiska strukturer på vingarna på glassvingfjärilen eliminerar mest reflekterat ljus. Deras resultat publicerades i tidningen Naturkommunikation.
Forskning på hur man tillämpar denna teknik på skärmar på mobilenheten är fortfarande på gång. Om du lyckas kan du kyssas kämpa för att läsa din telefon utomhus hejdå.
1 termiter och gröna byggnader
En fantastisk feat av naturen som finns i hela Afrika är den mäktiga termithögen. Byggd helt av jorden, kan dessa strukturer stå överraskande långa och hysa massiva kolonier av termiter. Inte bara det, men de har också en mycket effektiv metod för reglering av temperatur och ventilation. För en är byggnaderna vanligtvis byggda med nord-syd orientering. Detta gör det möjligt för högen att absorbera värme till sin bas när solen är låg och för att undvika för mycket värmeexponering under dagens hetaste del. Termiter öppnar och stänger en serie öppningar inuti högen för att reglera den varma luften som kommer upp genom basens botten. Awesome, eller hur?
Ingenjörer över hela världen har noterat termiternas designförmåga och anpassat dem för mänsklig användning. Eastgate-centret i Harare, Zimbabwe, det största shopping- och kontorsbygget i landet, byggdes på grön arkitekturprinciper inspirerad av termithögar. Denna byggnad har inga konventionella värme- eller kylsystem men använder ett passivt system som består av fläktar och ventilationsventiler för att reglera temperaturer året runt. Den var designad av lokal arkitekt Mick Pierce, som också designade en liknande byggnad i Melbourne, Australien.