Ο Βρετανός αρχιτέκτονας Michael Pawlyn σκέφτεται τη φύση ως "κατάλογο προϊόντων", όλα τα οποία, εξηγεί σε μια TED Talk, «έχουν επωφεληθεί από μια περίοδο έρευνας και ανάπτυξης 3, 8 δισεκατομμυρίων ετών».
«Λαμβάνοντας υπόψη αυτό το επίπεδο επένδυσης», συνεχίζει να λέει, «είναι λογικό να το χρησιμοποιήσουμε».
Ενώ η νέα τεχνολογία μπορεί μερικές φορές να αισθάνεται περίεργη, σχεδόν αρχαία, το μέλλον της καινοτομίας αναγκάζει τους ερευνητές να κατανοήσουν καλύτερα τον φυσικό κόσμο γύρω μας. Και οι εφευρέτες προσελκύουν, με όλο και περισσότερο αγκαλιάζοντας τη βιομικρολογία, ή τη διαδικασία σχεδιασμού των προϊόντων για να λειτουργήσουν ως ζώα και φυτά μετά την τελειοποίηση της εξέλιξης. Από τις γαρίδες με τη μέλισσα μέχρι τη φλούδα των μελισσών, οι μηχανικοί δεν αφήνουν καμιά πέτρα όταν πρόκειται για έμπνευση.
Εδώ είναι πέντε πρόσφατες ανακαλύψεις στον φυσικό κόσμο που θα μπορούσαν κάποια μέρα να οδηγήσουν σε νέες εφευρέσεις.
Οι γαρίδες Mantis έχουν μια εξαιρετικά σκληρή θωράκιση κατασκευασμένη από μια ανθεκτική στην κρούση μικροδομή.
Οι γαρίδες Mantis είναι κακοί μικροί διάβολοι που δεν υποχωρούν από έναν αγώνα - ακόμα και με το δικό τους είδος. Είναι αξιοσημείωτο ότι δύο γαρίδες mantis μπορούν να το εξαπολύσουν και να παραμείνουν αλώβητοι στη συνέχεια. Αυτό συμβαίνει επειδή οι σκληροί μικροσκοπικοί αγωνιστές είναι καλυμμένοι με υπερβολικά ισχυρή πανοπλία κάτω από την πλάτη τους. Η πανοπλία, που ονομάζεται telsons, φαίνεται και δρα σαν ασπίδες, επικαλύπτοντας καθώς καταρρέουν κάτω από την ουρά του καρκινοειδούς.
Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας, Riverside μελέτησαν τη δομή και τη μηχανική αυτών των telsons και διαπίστωσαν ότι το κλειδί για την αντοχή τους φαίνεται να είναι το σκαλιστό σκαλωσιές κάτω από κάθε ασπίδα. Σε μια πρόσφατη μελέτη στο περιοδικό Advanced Functional Materials, οι μηχανικοί και οι συνάδελφοί τους εξηγούν ότι η ελικοειδής δομή εμποδίζει την εμφάνιση ρωγμών και μαλακώνει την επίδραση ενός σκληρού χτυπήματος. Μια παρόμοια περιστρεφόμενη αρχιτεκτονική είναι γνωστό ότι υπάρχει στο νύχι γαρίδας, που χρησιμοποιείται για να παραδώσει χτυπήματα σε οποιεσδήποτε απειλές στην επικράτειά του. Οι γαρίδες έχουν αναπτύξει σαφώς την τέλεια πανοπλία.
Κάποια μέρα, θα μπορούσαμε να δούμε αυτό το είδος ανθεκτικής στην κρούση μικροδομή, την οποία οι ερευνητές κατοχύρωσαν με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας το 2016, σε αθλητικό εξοπλισμό, θωράκιση σώματος για αστυνομικούς και στρατιωτικούς, αεροσκάφη, αμορτισέρ, αεροδιαστημικά υλικά, αυτοκίνητα, στρατιωτικά οχήματα, αεροπλάνα, ποδήλατα και θαλάσσια σκάφη. Βασικά, ο David Kisailus, καθηγητής χημικής και περιβαλλοντικής μηχανικής στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, στο Riverside, και ο συγγραφέας της μελέτης, εξηγεί σε ένα ηλεκτρονικό μήνυμα στο περιοδικό Smithsonian : «Οπουδήποτε μειωμένο βάρος είναι κρίσιμο, αλλά απαιτείται σκληρότητα και δύναμη».
Ο Κισάουλος πιστεύει ότι το εύρημα θα έχει το μεγαλύτερο αντίκτυπο στα αθλητικά είδη, καθώς ο χρόνος για την αγορά προϊόντων όπως τα κράνη και τα γείσα είναι μικρότερος από ό, τι με εμπορικά αεροπλάνα. Οι ερευνητές έχουν κατασκευάσει πρωτότυπο κράνος για χρήση σε κατασκευές καθώς και για ποδόσφαιρο. Αλλά, προσθέτει ο Kisailus, "μακροπρόθεσμα, πιστεύω ότι ο μεγαλύτερος, πιο παγκόσμιος αντίκτυπος θα είναι στις μεταφορές, καθώς το μειωμένο βάρος με μεγαλύτερη ισχύ θα μειώσει την κατανάλωση καυσίμων και τις εκπομπές".
Οι σπόροι πικραλίδα αποκαλύπτουν πρόσφατα ανακαλυφθείσα μορφή φυσικής πτήσης.
Μια μορφή πτήσης που δεν είχε δει πριν αποκαλύφθηκε σε μια μελέτη των πικραλίδων. (Cathal Cummins) Ο τρόπος που σπέρνουν οι σπόροι των πικραλίδων αβίαστα με τον άνεμο, προσελκύοντας το λαμπερό ηλιακό φως καθώς πέφτουν στο έδαφος, έχει μια κάποια απλοϊκή ομορφιά γι 'αυτό που θα ήταν δύσκολο στην κορυφή. Όμως, όπως διαπίστωσαν οι ερευνητές το περασμένο φθινόπωρο, το αόρατο μονοπάτι που αφήνει πίσω του το λεπτό αλεξίπτωτο είναι ακόμη πιο θαυμαστό - και μελετώντας ότι θα μπορούσε να οδηγήσει σε πολύ δροσερές προόδους στην παρακολούθηση της πτήσης και της ατμοσφαιρικής ρύπανσης.
Οι ερευνητές γνώριζαν ότι ο μηχανισμός που μετέδιδε τους σπόρους τόσο αβίαστα ήταν η λεπτή κορώνα από ίνες ελεφαντόδοντου, κάτι που μοιάζει με σκούπα μιας καπνοδόχου. Απλά δεν ήσαν σίγουροι πώς ακριβώς αυτό το αλεξίπτωτο-fuzz λειτούργησε δεδομένου ότι η δέσμη των σπόρων πικραλίδα αποτελείται κυρίως από κενό χώρο. Έτσι, οι επιστήμονες του Πανεπιστημίου του Εδιμβούργου δημιούργησαν μια αεροδυναμική σήραγγα για να δοκιμάσουν τους σπόρους και με αυτόν τον τρόπο ανακάλυψαν μια "νέα τάξη υγρής συμπεριφοράς", αναφέρει ο James Gorman για τους New York Times . Ο αέρας ρέει μέσα από τα νήματα και αφήνει πίσω του ένα στροβιλισμένο ίχνος αέρα ή αυτό που ονομάζεται ξεχωριστό δακτύλιο περιδίνησης. Ο δακτύλιος αυξάνει την έλξη ενός σπόρου, δημιουργώντας μια πτήση τέσσερις φορές πιο αποτελεσματική από αυτή ενός συμβατικού αλεξίπτωτου.
Οι ερευνητές, οι οποίοι εξήγησαν το εύρημα σε μια μελέτη που εκδόθηκε στη Φύση, ελπίζουν ότι θα εμπνεύσει τους μηχανικούς να εφεύρουν μικροσκοπικά αυτοκινούμενα αεροσκάφη που θα απαιτούσαν ελάχιστη κατανάλωση ενέργειας για να πετάξουν.
"Μια ανθρωπογενής δέσμη από πούδρα θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να επιπλέει στον αέρα, φέρνοντας κάτι σαν κάμερες ή αισθητήρες, αντί για τους σπόρους", λέει η Naomi Nakayama, βιολόγος στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου και συγγραφέας της μελέτης ένα μήνυμα ηλεκτρονικού ταχυδρομείου στο Smithsonian . "Όπως και η πικραλίδα, θα μπορούσαν να παραμείνουν στη δεξαμενή για μεγάλο χρονικό διάστημα, να μπορούν να παρακολουθούν και να καταγράφουν την ποιότητα του αέρα, την κατεύθυνση του ανέμου ή την ταχύτητα, και ίσως μερικές ανθρώπινες δραστηριότητες, χωρίς οι άνθρωποι να παρατηρούν ότι είναι γύρω επειδή είναι τόσο μικροσκοπικοί".
Οι καρχαρίες Mako είναι γρήγοροι λόγω των ευέλικτων κλιμάκων τους.
Αυτή είναι μια φωτογραφία των ζυγών καρχαριών mako βραχιολιών, που κάθε μέτρο έχει μήκος περίπου 0, 2 mm. Η μπροστινή σειρά ζυγών έχει τραβήξει με το χέρι στη μέγιστη γωνία τους περίπου 50 μοίρες. (Phil Motta στο Πανεπιστήμιο της Νότιας Φλόριντα) Οι καρχαρίες Mako είναι φανεροί γρήγοροι, γι 'αυτό καλούνται μερικές φορές οι γέφυρες της θάλασσας. Μπορούν να φτάσουν μέχρι και 70 με 80 μίλια την ώρα. Αλλά πώς γίνονται τόσο γρήγορα; Η απάντηση έγκειται σε μικροσκοπικές κλίμακες στο πλευρό και τα πτερύγια. Αλλά ακριβώς πώς το δέρμα τους βοηθάει την ταχύτητά τους να έχει ιδιαίτερο ενδιαφέρον για τους αεροναυπηγικούς μηχανικούς, με τη χρηματοδότηση της Boeing και του αμερικανικού στρατού που θέλουν να σχεδιάσουν νέο υλικό για να μειώσουν την οπισθέλκουσα και να αυξήσουν την ευκινησία των αεροσκαφών, σύμφωνα με δελτίο Τύπου American Physical Society .
Οι ευέλικτες κλίμακες στο πλευρό και τα πτερύγια των καρχαριών του μακώ είναι μόλις το ένα πέμπτο του χιλιοστού. Αν έπρεπε να πετάξετε τον καρχαρία σαν μια γάτα, από το κεφάλι μέχρι την ουρά, η ζυγαριά θα αισθανόταν ομαλή. Αλλά αν έτρεχε το χέρι σας προς την αντίθετη κατεύθυνση, το δέρμα θα αισθανόταν περισσότερο σαν γυαλόχαρτο, με τις κλίμακες να κάμπτονται προς τα πίσω σε μια μέγιστη γωνία 50 μοιρών ανάλογα με τη θέση του σώματος, με τις πιο ευέλικτες κλίμακες πίσω από τα βράγχια. Σύμφωνα με το δελτίο τύπου, η ευελιξία της κλίμακας διατηρεί τη ροή προς τα εμπρός κοντά στο δέρμα, αποτρέποντας αυτό που ονομάζεται "διαχωρισμός ροής".
Ο διαχωρισμός ροών είναι επίσης ο αριθμός του εχθρού όταν πρόκειται για αεροσκάφη. Η ιδέα αποδεικνύεται εύκολα με το να κολλάτε το χέρι σας από ένα κινούμενο παράθυρο αυτοκινήτου με την παλάμη σας στραμμένη προς τον άνεμο. Η παλάμη σας είναι σε μεγαλύτερη πίεση από το πίσω μέρος του χεριού σας και έτσι το χέρι σας πιέζεται προς τα πίσω. Αυτό συμβαίνει επειδή η ροή αέρα διαχωρίζεται γύρω από τις πλευρές του χεριού σας δημιουργώντας την περιοχή χαμηλής πίεσης ή ξυπνάτε πίσω από το χέρι σας. Ωστόσο, ο διαχωρισμός ροής μπορεί να συμβεί σε ένα πιο εξορθολογισμένο σώμα, όπως ο καρχαρίας. Εκεί εισέρχονται οι κλίμακες: βοηθούν στον έλεγχο της ροής, μειώνοντας έτσι την οπισθέλκουσα και αφήνοντας το ζώο να κολυμπήσει πιο γρήγορα και με μεγαλύτερη ευελιξία.
"Εικαζόμαστε ότι σε κάποιο σημείο θα μπορούσαμε να κατασκευάσουμε μια ταινία που θα μπορούσε να εφαρμοστεί στρατηγικά σε επιφάνειες αεροσκαφών, όπως πτερύγια ρότορα ελικοπτέρου, πτερύγια ή συγκεκριμένες θέσεις στην ατράκτου όπου συμβαίνει διαχωρισμός ροής και προκαλώντας αύξηση στην έλξη ή μείωση της απόδοσης ή ευελιξία ", λέει η Amy Lang, μηχανικός αεροναυπηγικής στο Πανεπιστήμιο της Αλαμπάμα, ο οποίος παρουσίασε το έργο στο Μάρτιο του Συνεδρίου Αμερικανικής Φυσικής Εταιρείας στη Βοστώνη, σε ένα ηλεκτρονικό μήνυμα στο Smithsonian .
Η Lang έλαβε το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας το 2014, σύμφωνα με την οποία "βασίστηκε σε πρώιμες έννοιες που είχαμε για το πώς λειτουργεί το δέρμα του καρχαρία και πώς θα μπορούσαμε να το εφαρμόσουμε σε μια μηχανική επιφάνεια." Αυτή και η ομάδα της κάνουν τρισδιάστατα τυπωμένα μοντέλα δέρματος καρχαρία mako να αποκτήσουν περισσότερα αποτελέσματα από τη δοκιμή τους σε σήραγγες ανέμου και νερού εντός του επόμενου έτους. "Ελπίζουμε στις συνεργασίες μας με τη βιομηχανία να καταθέσουμε ένα ενημερωμένο δίπλωμα ευρεσιτεχνίας, καθώς η ανθρωπογενής επιφάνεια αναπτύσσεται για πραγματικές εφαρμογές", προσθέτει.
Οι μέλισσες συνδυάζουν σούβλα και λάδι λουλουδιών για να κάνουν μια κόλλα.
Οι μέλισσες πετούν από λουλούδια σε λουλούδια συλλέγοντας γύρη και το αποθηκεύουν στο σώμα τους για να πάρουν πίσω στην κυψέλη. Αλλά τι γίνεται αν παρεμβαίνει ένα καλοκαιρινό ντους βροχής; Ποτέ μην φοβάστε ότι οι μέλισσες έχουν μια λύση για αυτό: ένα κολλώδες πολτό της σούβλας τους και έλαια από λουλούδια που μετατρέπουν γύρη σε υδατο-ανθεκτικά σφαιρίδια. Η επιστήμη πίσω από αυτό το γοητευτικό συνδυασμό μπορεί να εμπνεύσει ακόμη και τις υψηλής τεχνολογίας κόλλες που κολλάνε όταν τους θέλετε αλλά και να απελευθερώνονται όταν είναι απαραίτητο.
"Θέλαμε να μάθουμε αν η γύρη μπορεί να μείνει τόσο σταθερά συνδεδεμένη με τα πίσω πόδια των μελισσών, πώς οι μέλισσες καταφέρνουν να την αφαιρέσουν όταν επιστρέψουν στην κυψέλη", δήλωσε ο Carson Meredith, μηχανικός της Georgia Tech και πρωταγωνιστής σε μια μελέτη που δημοσιεύθηκε στο Nature Communications τον Μάρτιο, σε δελτίο τύπου.
Βασικά λειτουργεί ως εξής: Η μέλισσα είναι λίγο κολλώδης για να ξεκινήσει με το νέκταρ που πίνουν. Η σούβλα καλύπτει τη γύρη όταν οι μέλισσες τη συλλέγουν. Στη συνέχεια, τα έλαια από τα λουλούδια παλτό της σούβλας μπάλα γύρη. Αυτή η τεχνική στρωμάτων είναι το τέλειο σκεύασμα για να αποκρούσει την απροσδόκητη υγρασία.
"Λειτουργεί παρόμοια με ένα στρώμα μαγειρικού ελαίου που καλύπτει μια δεξαμενή σιροπίου", δήλωσε ο Meredith στην κυκλοφορία. "Το λάδι διαχωρίζει το σιρόπι από τον αέρα και επιβραδύνει σημαντικά το στέγνωμα."
Η ταχύτητα είναι επίσης ένας βασικός παράγοντας που φαίνεται. Αυτό έρχεται σε επαφή με αυτό που ονομάζεται ευαίσθητη στον ρυθμό απόκριση, που σημαίνει ότι "όσο γρηγορότερα προσπαθεί η δύναμη να την αφαιρέσει, τόσο περισσότερο θα αντισταθεί", σύμφωνα με ένα δελτίο τύπου. Έτσι, όταν οι μέλισσες χρησιμοποιούν συντονισμένες, αργές κινήσεις με τα οπίσθια πόδια τους για να αφαιρέσουν τις μπάλες γύρης, βγαίνουν εύκολα. Αν όμως μια ελεύθερη πτώση βυθίζεται σε μια από τις μπάλες, προσκολλάται πιο έντονα.
Οι εφαρμογές για μια συγκολλητική ουσία όπως αυτή ποικίλλουν ευρέως. Ο Meredith εξηγεί σε ένα ηλεκτρονικό μήνυμα στο περιοδικό Smithsonian ότι μια βιοσυσσωρεύσιμη κόλλα θα μπορούσε να ευδοκιμήσει σε περιοχές όπου η αντοχή δεν είναι η κορυφαία προτεραιότητα, αλλά "όπου η προσκόλληση πρέπει να μπορεί να προσαρμοστεί, να συντονιστεί, να ανταποκριθεί στα ερεθίσματα ή να συνδυαστεί με άλλες ιδιότητες όπως η βιωσιμότητα, αντοχή στην υγρασία. "
Εργάζεται τόσο σε ιατρικές όσο και σε καλλυντικές εταιρείες. (Αν έχετε βρει τον εαυτό σας να απομακρύνει το επίμονο αδιάβροχο μακιγιάζ, καταλαβαίνετε τη ζήτηση για μια λύση.) "Σε αυτά τα πεδία κάποιος συχνά επιθυμεί προσκόλληση που μπορεί να συγκρατήσει επιφάνειες μαζί κάτω από ορισμένες συνθήκες, αλλά στη συνέχεια μπορεί να απελευθερωθεί όταν ζητηθεί ή όταν μια συγκεκριμένη κατάσταση (ρυθμός, δύναμη, υγρασία) ξεπερνιέται ", εξηγεί. "Αυτό περιλαμβάνει την ικανότητα μεταφοράς μικρών σωματιδίων από ένα μέρος σε άλλο, όπως στην εφαρμογή μακιγιάζ ή την παράδοση ενός φαρμάκου σε έναν συγκεκριμένο ιστό στο σώμα".
Αυτά δεν είναι όλα: αυτά τα σφαιρίδια γύρης είναι φυσικά βρώσιμα, επομένως θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν και σε τρόφιμα, ίσως για "διακοσμητικά αντικείμενα σε κέικ ή επιδόρπια ή προσκολλημένα σωματίδια που περιέχουν πρόσθετα τροφίμων για γεύση, θρεπτικά συστατικά, συντηρητικά, χρώμα κ.λπ., "Εξηγεί ο Meredith.
Οι γάτες είναι επαγγελματίες groomers λόγω των κοίλων papillae στις γλώσσες τους.
(Elke Schroeder / EyeEm / Getty Images) Οι γάτες ξοδεύουν πολύ σημαντικό μέρος του χρόνου τους γλείφουν. Αποδεικνύεται ότι η γλώσσα τους έχει εξελιχθεί για την κορυφαία απόδοση περιποίησης - και μάλιστα μπορεί να μας βοηθήσει να κάνουμε καλύτερες βούρτσες ή ακόμα να εμπνεύσουμε τις προόδους στην μαλακή ρομποτική και τα νέα είδη τεχνολογίας καθαρισμού.
Η γλώσσα κλασικής γυαλόχαρτου μιας γάτας καλύπτεται σε γωνιακές αιχμές που ονομάζονται παπιλά, οι οποίες είναι κατασκευασμένες από κερατίνη ή το ίδιο σκληρό υλικό των νυχιών μας. Αυτό είναι το μέρος της γλώσσας που οι ερευνητές του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Γεωργίας ενδιαφέρθηκαν να μελετήσουν για να μάθουν πώς ακριβώς διανέμει την υγρασία σε όλη τη γούνα της γάτας τόσο εύκολα.
Αποδεικνύεται ότι οι πάπιες δεν είναι πραγματικά ακανθώδεις ή έχουν σχήμα κώνου, όπως έλεγαν οι προηγούμενες έρευνες. Αντίθετα, όπως περιγράφουν οι μηχανικοί του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Γεωργίας σε μια μελέτη στα Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών, έχουν σχήμα σέσουλας με δύο κούφια άκρα. Αυτό το σχήμα δημιουργεί επιφανειακή τάση που κλειδώνει σταγονίδια σάλιου μέχρι να έρθει η ώρα για καθαρισμό, η ομάδα βρήκε. Και αυτές οι γλώσσες μπορούν να κρατήσουν πολύ ρευστό. Όταν η ομάδα έβαλε τις δοκιμασμένες γλώσσες γάτας-δωρεές μετά τη σφαγή, διαπίστωσαν ότι κάθε papilla μπορεί να κρατήσει περίπου 4, 1 μικρολίτρα νερού, αλλά σε όλη τη γλώσσα που αρκεί για να διανείμει περίπου το ένα πέμπτο φλιτζάνι νερό μέσα από τη γούνα του ζώου μια μέρα, σύμφωνα με την National Geographic .
Οι θηλές επιτίθενται επίσης σε έναν κόμπο από τέσσερις διαφορετικές κατευθύνσεις - ιδανικές για αποτελεσματική απομάκρυνση. Οι ερευνητές δημιούργησαν ακόμη και ένα βουρτσάκι που εμπνεύστηκε από τη γλώσσα (TIGR) χρησιμοποιώντας τρισδιάστατα μοντέλα γλωσσών γάτας. Έχουν υποβάλει αίτηση για δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για τη βούρτσα, η οποία θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την εφαρμογή φαρμάκων ή τη διανομή των σαμπουάν και των κλιματιστικών για τη μείωση των αλλεργιογόνων.
Και η ομάδα προβλέπει άλλες εφαρμογές. "Το μοναδικό σχήμα της σπονδυλικής στήλης θα μπορούσε να εφαρμοστεί σε μαλακή ρομποτική για να βοηθήσει στην πρόσφυση - οι προηγούμενες μελέτες έχουν δείξει ότι τα μικρο-άγκιστρα υπερέχουν στην πρόσφυση σε πορώδεις, άκαμπτες επιφάνειες", λέει ο Alexis Noel, μηχανικός έρευνας στο Georgia Tech Research Institute, σε ένα ηλεκτρονικό ταχυδρομείο. Μπορεί να υπάρχει ακόμη και ένας νέος τρόπος να εφαρμοστεί μάσκαρα, προσθέτει.
