Биомиметика: 24 технологии, на создание которых вдохновила природа

[nero1050]

Вертолет, похожий на стрекозу, поезд — на птицу, самолет — на дельфина и многое другое

Человек с незапамятных времен мечтал летать, как птица, плавать, как рыба, и бегать, как лошадь. Все его мечты в итоге сбылись с приходом XX века. И теперь в небе давно уже летают самолеты, под толщей воды бороздят океаны подводные лодки, а по дорогам ездят автомобили, под капотами которых заключены многие десятки лошадиных сил.

Очевидно, что в некоторых нюансах своих технических разработок человек черпал вдохновение от этой самой природы. Это можно увидеть либо в дизайне созданных инженерами технических средств, либо в технологии их работы. Особенно подход заимствования технологий у природы важен на современном этапе, когда это становится все более и более технически реализуемой задачей. Придуман и отдельный термин такому заимствованию — биомиметика.

В нашем топе мы приведем лишь два десятка интересных примеров этой самой биомиметики, но на самом деле заимствований «природных задумок» человеком насчитывается тысячи, и каждая из них по-своему облегчает нашу жизнь.

Биомиметика — это подход к созданию технологических устройств, при котором идея и основные элементы устройства заимствуются из живой природы.

1. Почему стрекоза похожа на вертолет

Когда вы впервые увидели стрекозу, маловероятно, что вы заметили, насколько она похожа на вертолет. А ведь присмотревшись к крыльям стрекоз, вернее к их работе в замедленной съемке, можно определить, что они функционируют аналогично лопастям винтокрылых машин — начиная от принципа работы до баланса, оба механизма работают идентично. Угадайте, кто первым придумал непростой баланс работы — природа или человек?

2. Скоростной поезд и птица: какое у них сходство

Инженер по имени Эйдзи Накацу разрабатывал скоростные поезда в Японии. Работая над аэродинамикой, легендарный инженер задался вопросом: как снизить акустический удар при выезде из тоннеля?

Ответ пришел, откуда не ждали, — оказывается, у зимородка природой отточена такая форма клюва, что он способен входить в воду при пикировании, не поднимая брызг. Так клюв зимородка послужил прототипом переднего обтекателя сверхскоростного поезда.

Пригодилось инженеру увлечение орнитологией…

3. Конкорд и дельфин с одинаковыми носами

Авиалайнер «Конкорд» совместного производства Великобритании и Франции, как и легендарный советский ТУ-144, сумевший превысить скорость звука, совершил свой первый полет в 1969 году.

В дизайне зарубежной машины была достаточно необычная носовая часть (у советского самолета она была еще более технологичной, но речь сейчас не об этом). У «Конкорда» она была позаимствована у дельфинов… Поскольку это была действительно эффективная форма для уменьшения трения воздуха на поверхностях носовой кромки на сверхзвуковых скоростях.

Также вдохновленные дельфинами инженеры разместили двигатели сзади для улучшения маневренности и балансировки тяжелого самолета.

4. Лента на липучке и репейник

Однажды плод этого растения прицепились к одежде швейцарского инженера и изобретателя Жоржа де Местраля. Когда Местраль увидел, что снять липучку с ткани очень непросто, его осенило…

Разработав аналогичную липучку, Жорж изменил мир текстиля навсегда. А вы замечали, что липучка очень похожа на репейник? Даже колючки схожи.

5. Роботехнологии и пауки

Сегодня быстро развивающаяся робототехника в основном занимается изучением систем насекомых и адаптацией их к электронным системам. Уже сегодня технологии позволяют делать роботов размером с муравья и мухи. Роботы, которые могут летать, как мухи, залезать в мельчайшие щелки, как муравьи, ходить по потолку, как пауки, — это настоящее время!

Спецслужбы разных стран спят и видят, как эти бесшумные шпионы будут работать на них, добывая бесценную информацию. 

6. Гидролокатор и дельфин

Благодаря особой анатомии дельфины способны излучать звуковые волны на частоте до 200 тысяч колебаний в секунду, изучая скорость, размеры и форму объектов на своем маршруте.

Система гидролокатора была изобретена на основе того же принципа.

7. Аэрокосмический самолет и сом

Разрабатываемые новые сверхзвуковые самолеты, которые могут летать в самых высоких слоях атмосферы и на огромных скоростях, больше воздуха нуждаются в идеальной аэродинамике. Ученые сумели свести к минимуму сопротивление воздуха во время полета, основываясь на гидродинамической форме сома.

8. Бульб и форма морды дельфина

Современные судостроители по-разному пытались уменьшить сопротивление водной глади о борты и носы кораблей. Но, пробуя сделать нос выпуклым, обнаружили, что дельфины лучше расщепляют воду, и этот метод был применен к кораблям. Это также экономит значительное количество энергии, а значит, и топлива.

9. Радар и летучая мышь

У летучих мышей плохое зрение, но оно им и не нужно — они пользуются технологией эхолокации. В полете они издают высокочастотные звуки и воспринимают их отражение, которое несет информацию об объектах и о расстоянии до них.

Работа радаров основана на том же принципе.

10. Крылья первых самолетов и крылья стрекозы

У первых самолетов крылья были сделаны по принципу крыльев стрекоз. Упрочненная передняя кромка насекомых избавляет их крылья от вибраций и разрушения. Это был очень важный шаг в покорении неба.

11. Подводные лодки и головоногий моллюск Наутилус помпилиус

Когда головоногий моллюск погружается в воду, он заполняет полые камеры, находящиеся в его теле, водой. Когда он хочет всплыть на поверхность, он перекачивает в эти камеры специальный газ, который производится в его организме, вытесняя воду.

На подводных лодках используется аналогичный принцип всплытия без кренов и работы двигателей и рулей.

12. Мюнхенский Олимпийский стадион и крылья стрекозы

Стрекоза снова в главной роли. Несмотря на то что ее крылья толщиной всего 1 к 3 000 миллиметра, то есть очень тонкие, они отличаются поразительной прочностью.

Причина в том, что ее крылья состоят из тысячи небольших отсеков. Благодаря этим отсекам при полете не происходит разрывов и повреждений мембран. Крыша Олимпийского стадиона в Мюнхене была построена по тому же принципу.

13. Телескоп и пчелиные соты

Новый телескоп будет использовать зеркала в форме шестиугольника, чтобы лучше воспринимать свет от небесных тел. Эта форма обеспечивает максимально широкое поле зрения, высокое качество и прочную структуру. Структура была взята у пчел. Как соты, так и их глаза состоят из множества шестиугольников. Самый большой в мире телескоп, который будет построен в пустыне Атакама, Чили, в 2024 году, будет построен по тому же методу.

14. Ласты и плавники китов

По картинкам мы знаем, что киты обладают очень широким хвостом. 

15. Снегоступы и кроличья лапа

Современные снегоступы также вдохновлены природными «технологиями», а точнее кроличьими лапами. Такой дизайн снегоступов позволит людям более комфортно ходить по снегу. Тот факт, что задние ноги кроликов широкие и длинные, повышает их мобильность в снегу. Также система поможет не утопать в снегу и людям.

16. Лотос и облицовочный материал

Доктор Боннского Университета Вильгельм Бартлотт в своих исследованиях заметил, что листья некоторых растений имеют очень шероховатую поверхность при рассматривании ее через микроскоп. Доктор Бартлотт обнаружил, что на листьях лотоса, к которым грязь не липнет, были крошечные пятна, похожие на миниатюрное ногтевое ложе. Когда пыль или грязь падает на лист, она не может удержаться на этих выпуклостях и легко слетает. Вернее, ее смывает вода. Таким образом, это растение имеет самоочищающийся лист.

17. Солнечные панели и подсолнечник

Три студента из Массачусетского технологического института провели исследование солнечных панелей. Цель эксперимента состояла в том, чтобы иметь возможность получить больше энергии при помощи этих панелей.

Дело в том, что у подсолнухов природой создана структура, идеально походящая для «ловли» солнечной энергии.

18. Реактивные самолеты и каракатицы

Реактивный двигатель первыми придумали морские жители каракатицы, а уже потом его принцип применили люди для полетов в воздушном пространстве.

19. Поверхности лодок позаимствованы у акул

Исследователи из Университета прикладных наук в Бремене, Германия, взяли образец поверхности кожи акул, поскольку такие естественные загрязнители в воде, как водоросли, мельчайшие мидии и другие представители флоры и фауны, которые легко прилипают к поверхностям судов, ускоряют ржавчину и увеличивают сопротивление воды, никак не влияют на акул.

Дело в том, что кожа акулы не гладкая, а покрыта мельчайшими чешуйками со сложной рифленой поверхностью, отдаленно напоминающими зубы.

Когда ученые разработали аналогично акульей силиконовую кожу, была решена и серьезная проблема в судостроительной промышленности.

20. Система автоматического управления Мерседеса и курицы

Для рекламы высокотехнологичной системы управления подвеской Intelligent Drive Magic Body Control Mercedes-Benz использовал куриц. Дело в том, что устойчивая при любых поворотах подвеска MB аналогична системе «стабилизации» головы курицы.

Рекламный ролик наглядно показывает, как это происходит:

21. В дизайне также часто прибегают к природным стандартам

Дизайн автомобиля Mercedes-Benz, вдохновленный диковинной рыбой.

22. Дизайн второго поколения Chevrolet Corvette C2 был вдохновлен акулой

Автомобиль, разработанный Шевролет, своим дизайном обязан акулам.

23. Роботы и люди

Пожалуй, все видели роботов Boston Dynamics. Вы обратили внимание, что будущие терминаторы максимально стараются копировать движение людей (вернее, этого добиваются инженеры, разрабатывающие их)?

Техника продолжает стремиться приблизиться к характеристикам гуманоидов во всех аспектах, и постепенно ей удается этого добиться.

24. Самолеты и птицы

Клин. Клином летают перелетные птицы, и каждую весну и осень мы можем наблюдать это величественное действо. Причина, по которым птицы летают V-образной формой, клином, заключается в том, что так стая экономит силы. Подобную технику полета люди позаимствовали для своих стальных «птиц», летающих в группе.

^{Обложка: 1GAI.ru}