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.