Brittiläinen arkkitehti Michael Pawlyn ajattelee luontoa "tuoteluettelona", joka kaikki, hän selittää TED-keskustelussa, "ovat hyötyneet 3, 8 miljardin vuoden tutkimus- ja kehitysjaksosta".
"Kun otetaan huomioon tämä investointitaso, " hän jatkaa, "on järkevää käyttää sitä."
Vaikka uusi tekniikka voi joskus tuntua oudolta, melkein toiselta maailmalta, innovaatioiden tulevaisuus edellyttää tosiasiallisesti, että tutkijat ymmärtävät paremmin ympäröivää luonnonmaailmaa. Ja keksijät saavat yhä enemmän omaksuakseen biomimikriikan tai prosessin, jolla suunnitellaan tuotteita toimimaan eläiminä ja kasveina evoluution hienosäädön jälkeen. Mantis katkaravusta mehiläisten sylkeyn insinöörit eivät jätä mitään kiveä kääntämättä inspiraation suhteen.
Tässä on viisi viimeaikaista löytöä luonnossa, jotka saattavat joskus johtaa uusiin keksintöihin.
Mantis-katkarapuilla on erittäin kova panssari, joka on valmistettu iskunkestävästä mikrorakenteesta.
Mantis-katkaravut ovat feisty pieniä paholaisia, jotka eivät palaa taisteluun - jopa omalla laillaan. Huomattavana on, että kaksi pikku katkarapua voi heittää sen pois ja pysyä jälkikäteen särkymättä. Tämä johtuu siitä, että kovat pienet taistelijat peitetään erittäin vahvoissa panssaroissa selkänsä alla. Panssarit, joita kutsutaan telsoneiksi, näyttävät ja käyttäytyvät tavallaan kuin kilvet, jotka ovat päällekkäin, kun ne asettuvat äyriäisen häntä alas.
Kalifornian Riversiden yliopiston tutkijat tutkivat näiden telsonien rakennetta ja mekaniikkaa ja havaitsivat, että avain niiden sitkeyteen näyttää olevan spiraalin muotoiset rakennustelineet kunkin suojan alla. Äskettäisessä Advanced Functional Materials -lehdessä tehdyssä tutkimuksessa insinöörit ja heidän kollegansa selittivät, että helikoidinen rakenne estää halkeamien kasvamisen ja pehmentää kovan iskun vaikutusta. Samoin kierteitetyn arkkitehtuurin tiedetään olevan katkarapun kyndessä, jota käytetään antamaan iskuja alueelle kohdistuviin uhkiin. Katkaravut ovat selvästi kehittäneet täydellisen panssarin.
Jonain päivänä saatamme nähdä tällaisen iskunkestävän mikrorakenteen, jonka tutkijat patentoivat vuonna 2016, urheiluvälineissä, poliisin ja armeijan vartalohaaroissa, droneissa, tuuliturbiinien lavoissa, ilmailualan materiaaleissa, autoissa, sotilasajoneuvoissa, lentokoneissa, helikoptereissa, polkupyörät ja merialukset. Pohjimmiltaan Kalifornian yliopiston Riverside-kemian ja ympäristötekniikan professori ja tutkimuksen kirjoittaja David Kisailus selittää Smithsonian- lehelle lähetetyssä sähköpostiviestissä: "Painopiste on kaikkialla kriittinen, mutta tarvitaan sitkeyttä ja lujuutta."
Kisailus uskoo, että havainnolla on lähitulevaisuudessa suurin vaikutus urheilutarvikkeisiin, koska kypärien ja säärisuojainten, kuten kaupallisten lentokoneiden, markkinoille saattamisen aika on lyhyempi. Tutkijat ovat valmistaneet kypärän prototyypin rakentamiseen ja jalkapalloon. Mutta Kisailus lisää: "Pitkällä aikavälillä luulen, että suurempi, globaalimpi vaikutus on liikenteessä, koska pienempi paino, jolla on suurempi lujuus, vähentää polttoaineen kulutusta ja päästöjä."
Voikukan siemenet paljastavat hiljattain löydetyn muodon luonnollisesta lennosta.
Voikukkien tutkimuksessa paljastettiin sellainen lentomuoto, jota ei ennen ollut nähty. (Cathal Cummins) Tavalla, jolla voikukan siemenet ajautuvat vaivattomasti tuulessa, tarttuen kiiltävään auringonvaloon niiden laskeutuessa maahan, on sille tietty yksinkertaistettu kauneus, jota olisi vaikea ylittää. Mutta kuten tutkijat havaitsivat viime syksynä, näkymätön polku, jonka sen herkkä harjaantunut laskuvarjo jättää taakse, on vielä ihmeellisempi - ja sen tutkiminen voisi johtaa todella viileisiin etenemisiin drone-lentojen ja ilman pilaantumisen seurannassa.
Tutkijat tiesivät, että siemeniä niin vaivattomasti kantava mekanismi oli sen herkkä norsunluunkuori, joka muistuttaa savupiipunharjaa. He eivät vain olleet varmoja siitä, kuinka tämä laskuvarjojen kaltainen sume toimi, kun otetaan huomioon, että voikukan siementen kimppu koostuu pääosin tyhjästä tilasta. Joten Edinburghin yliopiston tutkijat loivat tuulitunnelin siementen testaamiseksi ja tehdessään he löysivät ”uuden luokan nesteen käyttäytymistä”, James Gorman raportoi New York Timesille . Ilma virtaa filamenttien läpi ja jättää pyörteisen ilmapolun taakse tai mitä kutsutaan erilliseksi pyörrerenkaksi. Rengas lisää siementen vetoa, jolloin lento on neljä kertaa tehokkaampaa kuin tavanomaisella laskuvarjolla.
Tutkijat, jotka selittivät havaintoa Nature- julkaisussa julkaistussa tutkimuksessa, toivovat, että se inspiroi insinöörejä keksimään pieniä itseliikkuvia droneja, jotka vaatisivat lentää vähän tai ei lainkaan energiankulutusta.
"Voikukka-inspiroitunutta ihmisen harjasta valmistettua kimppua voitaisiin käyttää kellumaan ilmassa kantaen siementen sijaan jotain kameroita tai antureita", kertoo Edinburghin yliopiston biologi ja tutkimuksen kirjoittaja Naomi Nakayama. sähköpostin Smithsonianille . "Kuten voikukka, ne voivat pysyä pitkään pinnalla, pystyäkseen seuraamaan ja tallentamaan ilmanlaatua, tuulen suuntaa tai nopeutta ja ehkä joitain ihmisten toimia, ilman että ihmiset huomaavat olevansa ympärillä, koska ne ovat niin pieniä."
Makohait ovat nopeita joustavien asteikkojensa vuoksi.
Tämä on valokuva lyhytaaliisista makohaihaaoista, joiden pituus on noin 0, 2 millimetriä. Asteikon eturivi on harjattu käsin niiden maksimikulmaan, joka on noin 50 astetta. (Phil Motta Etelä-Floridan yliopistossa) Makohait ovat hiukan nopeasti, minkä vuoksi niitä kutsutaan joskus meren gepardit. Ne voivat saavuttaa jopa 70–80 mailia tunnissa. Mutta kuinka he nousevat niin nopeasti? Vastaus on pienillä vaakoilla kyljessä ja evässä. Mutta se, kuinka heidän liukas iho auttaa nopeuttaan, on erityisen mielenkiintoinen ilmailuteknikkoille. Rahoitusta saavat Boeing ja Yhdysvaltain armeija, jotka haluavat suunnitella uutta materiaalia lentokoneiden vetovoiman vähentämiseksi ja ketteryyden lisäämiseksi, sanoo American Physical Society -lehden lehdistötiedote. .
Makohaiden kyljen ja evien joustavat asteikot ovat vain viidennes millimetristä. Jos lemmikit haita kuten kissa päästä häntä ( Toimittajan huomautus: Emme suosittele tätä .), Sen vaa'at tuntuisivat sileiltä. Mutta jos ajaisit kättäsi vastakkaiseen suuntaan, iho tuntuu enemmän kuin hiekkapaperi, jossa vaa'at taipuvat taaksepäin enintään 50 asteen kulmaan ruumiin sijainnista riippuen, ja joustavimmat vaa'at kiiltojen takana. Lehdistötiedotteen mukaan asteikkojen joustavuus pitää virtauksen liikkumassa eteenpäin lähellä ihoa, estäen niin kutsuttua ”virtauksen erottelua”.
Virtauksen erottelu on myös vihollisen numero yksi lentokoneiden osalta. Konsepti voidaan helposti osoittaa pitämällä kättäsi liikkuvalta auton ikkunalta kämmenellä tuulen suuntaan. Kämmenessä on enemmän painetta kuin käden takana, ja siten kätesi työnnetään taaksepäin. Tämä tapahtuu, koska ilmavirtaus erottuu käden sivujen ympärillä ja luo matalapainealueen tai herää käden taakse. Virtaerotusta voi silti tapahtua virtaviivaisemmassa rungossa, kuten hai. Siellä vaa'at tulevat sisään: ne auttavat hallitsemaan virtausta, vähentäen siten vetoa ja antamalla eläimelle uida nopeammin ja suuremmalla ohjattavuudella.
”Arvelumme, että voisimme jossain vaiheessa suunnitella nauhan, jota voitaisiin levittää strategisesti lentokoneiden pinnoille, kuten helikopterin roottorin siipien, siipien tai tietyissä rungon paikoissa, joissa virtauksen erottelu tapahtuu ja jotka aiheuttavat lisäyksen vetämiseen tai suorituskyvyn heikkenemiseen tai ohjattavuus ”, sanoo Alabaman yliopiston ilmailuinsinööri Amy Lang, joka esitteli työtä Bostonissa American Physical Society -tapahtumassa, Smithsonianille lähettämässä sähköpostiviestissä.
Lang sai patentin vuonna 2014, jonka mukaan hän sanoo perustuvan "varhaisiin konsepteihin siitä, kuinka hain iho toimii ja miten voimme soveltaa sitä tekniselle pinnalle." Hän ja hänen tiiminsä tekevät 3D-tulostettuja malleja mako-hain ihoa ja toivoa saada lisää tuloksia testaamalla niitä tuuli- ja vesitunnelissa seuraavan vuoden aikana. "Toivomme yhteistyössä teollisuuden kanssa päivitetyn patentin hakemisen, koska ihmisen rakentama pinta on kehitetty todellisiin sovelluksiin", hän lisää.
Mehiläiset yhdistävät sylkeä ja kukkaöljyä liiman muodostamiseen.
Mehiläiset lentävät kukasta kukkaan kerätäkseen siitepölyä ja varastoimalla sitä vartaloonsa palatakseen pesään. Mutta entä jos yllätys kesäinen sadesuihku häiritsee? Älä koskaan pelkää, mehiläisillä on ratkaisu siihen: tahmea liete niiden sylkestä ja öljyistä kukista, joka muuttaa siitepölyn vedenkestäväksi pelletiksi. Tämän gooey-yhdistelmän taustalla oleva tiede saattaa jopa inspiroida korkean teknologian liimoja, jotka tarttuvat kun haluat, mutta myös vapauttavat tarvittaessa.
"Halusimme tietää, jos siitepöly voi pysyä niin tiukasti kiinni mehiläisen takajaloissa, kuinka mehiläiset onnistuvat poistamaan sen palattuaan pesään", kertoi Carson Meredith, Georgia Techin insinööri ja pääkirjailija. tutkimus julkaistiin Nature Communications -yrityksessä maaliskuussa lehdistötiedotteessa.
Se toimii pääosin näin: Mehiläisten sylke on aluksi hieman tahmea juoman nektarin takia. Sylke peittää siitepölyn, kun mehiläiset keräävät sen. Sitten kukista saatavat öljyt peittävät piikun siitepölypallon. Tämä kerrostamistekniikka on täydellinen keksintö odottamattoman kosteuden torjumiseksi.
"Se toimii samalla tavalla kuin keittoöljykerros, joka peittää altaan siirappia", Meredith sanoi julkaisussa. "Öljy erottaa siirapin ilmasta ja hidastaa huomattavasti kuivumista."
Nopeus on myös avaintekijä näyttää siltä. Tämä tulee alas niin sanottuun nopeusherkkään vasteeseen, joka tarkoittaa "mitä nopeammin voima yrittää poistaa sen, sitä enemmän se vastustaa", sanotaan lehdistötiedotteessa. Joten kun mehiläiset käyttävät koordinoituja, hitaita liikkeitä takajaloillaan siitepölypallon poistamiseksi, ne tulevat pois helposti. Mutta jos vapaasti putoava sadepisara törmää yhden pallon kanssa, se tarttuu voimakkaammin.
Tällaisen liiman sovellukset vaihtelevat suuresti. Meredith selittää Smithsonian- lehelle lähetetyssä sähköpostiviestissä, että biohimoinen liima menestyisi alueilla, joilla lujuus ei ole ensisijainen tavoite, mutta joissa ”tarttuvuuden on oltava räätälöitävää, viritettävää, reagoiva ärsykkeisiin tai yhdistettynä muihin ominaisuuksiin, kuten muokattavuus, bioyhteensopivuus tai kosteudenkestävyys. ”
Hän työskentelee sekä lääketieteellisten että kosmetiikkayritysten kanssa. (Jos olet joskus löytänyt itsesi poistamaan itsepäisen vedenpitävän meikin, ymmärrät ratkaisun tarpeen.) ”Näillä kentillä halutaan usein tarttuvuutta, joka tietyissä olosuhteissa voi pitää pintoja yhdessä, mutta joka sitten voidaan vapauttaa pyynnöstä tai kun tietty ehto (nopeus, voima, kosteus) ylitetään ”, hän selittää. "Tähän sisältyy kyky siirtää pieniä hiukkasia paikasta toiseen, kuten meikin levittämisessä tai lääkkeen toimittamisessa tiettyyn kehon kudokseen."
Se ei vielä ole kaikki: nuo siitepölypelletit ovat luonnollisesti syötäviä, joten niitä voidaan käyttää myös ruoassa, ehkä kakun tai jälkiruoan koriste-esineinä tai tarttuvissa hiukkasissa, jotka sisältävät maun lisäaineita, ravintoaineita, säilöntäaineita, väriä jne., ”Selittää Meredith.
Kissat ovat asiantuntevia groomersia, koska niiden kielillä on ontot papillit.
(Elke Schroeder / EyeEm / Getty-kuvat) Kissat viettävät melko huomattavan osan ajastaan nuoleemaan itseään. Näyttää siltä, että heidän kielensä on kehittynyt huippusuoritustehokkuuden saavuttamiseksi - ja se saattaa auttaa meitä tekemään parempia hiusharjoja tai jopa inspiroimaan kehitystä pehmeässä robotiikassa ja uudenlaisissa puhdistustekniikoissa.
Kissan klassinen hiekkapaperi-y-kieli on peitetty kulmaisilla piikkeillä, joita kutsutaan papillaeiksi, jotka on valmistettu keratiinista tai samoista kovista tavaroista kynsissämme. Se on kielen osa, jota Georgian teknillisen instituutin tutkijat olivat kiinnostuneita tutkimaan selvittääkseen tarkalleen, kuinka se jakaa kosteuden kissan turkisiin niin helposti.
Osoittautuu, että papillaat eivät ole oikeastaan piikkisiä tai kartiomaisia, kuten aiemmat tutkimukset osoittivat. Pikemminkin, kuten Georgian teknologiainstituutin insinöörit kuvailevat julkaisussa Proceedings of the National Academy of Sciences, ne ovat kauhan muotoisia, joissa on kaksi onttoa päätä. Tämä muoto luo pintajännityksen, joka lukitsee sylkepisarat sisään, kunnes on aika puhdistaa, joukkue löysi. Ja nuo kielet mahtuvat paljon nestettä. Kun joukkue laittoi kissan kielet - luovutetut post mortem -kokeet - kokeeseen, he huomasivat, että kukin papilla mahtuu noin 4, 1 mikrolitraa vettä, mutta kielen poikki se on riittävä jakamaan noin viidesosa kupillisesta vettä eläimen turkista läpi päivässä, National Geographicin mukaan .
Papillae hyökkää myös solmuun neljästä eri suunnasta - täydellinen tehokas purkautuminen. Tutkijat jopa loivat kielen inspiroiman hoitosiveltimen (TIGR) käyttämällä kissan kielten 3D-malleja. He ovat hakeneet patenttia siveltimelle, jota voitaisiin käyttää lääkityksen levittämiseen tai lemmikkien turkishoitoon tarkoitettujen shampoiden ja hoitoaineiden levittämiseen allergeenien vähentämiseksi.
Ja joukkue harkitsee muita sovelluksia. ”Ainutlaatuinen selkämuoto voitiin toteuttaa pehmeässä robotiikassa otteen helpottamiseksi - aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että mikrokoukut tarttuvat erinomaisesti huokoisiin, jäykkiin pintoihin”, kertoo Georgian teknisen tutkimusinstituutin tutkimusinsinööri ja tutkimuksen laatija Alexis Noel., sähköpostiviestissä. Hänellä voi olla jopa uusi tapa levittää ripsiväriä.
