האדריכל הבריטי מייקל פאולין חושב על הטבע כ"קטלוג מוצרים ", שכולו, הוא מסביר ב- TED Talk, " נהנו מתקופת מחקר ופיתוח של 3.8 מיליארד שנה. "
"בהתחשב ברמת ההשקעה הזו, " הוא ממשיך ואומר, "הגיוני להשתמש בה."
בעוד שטכנולוגיה חדשה יכולה לפעמים להרגיש מוזרה, כמעט אחרת-עולמית בהתחלה, עתיד החדשנות כרוך למעשה בחוקרים בהבנה טובה יותר של העולם הטבעי סביבנו. וממציאים ממשיכים להתמודד, עם יותר ויותר מחובקים ביו-מימימיה, או את התהליך של תכנון מוצרים שיתפקדו כבעלי חיים וצמחים לאחר כוונון הדק של האבולוציה. החל משרימפס גמל שלמה ועד לירוק דבורים, מהנדסים לא משאירים שום אבן פונה בכל מה שקשור להשראה.
להלן חמש תגליות אחרונות בעולם הטבע שעלולות להוביל יום אחד להמצאות חדשות.
לשרימפס גמל שלמה יש שריון סופר קשוח העשוי ממיקרו עמיד בפני השפעה.
שרימפס גמל שלמה הוא שדים קטנים ומדליקים שלא נופלים מקטטה - אפילו לא מסוגם. למרבה הפלא, שני שרימפס גמל שלמה יכולים לדלוף אותו ולהישאר ללא פגע לאחר מכן. הסיבה לכך היא הלוחמים הזעירים הקשוחים מכוסים בשריון חזק במיוחד במורד גבם. השריון, שנקרא טלסון, נראה ונראה כמו מגנים, חופפים כשהם מתפללים על זנבו של הסרטן.
חוקרים מאוניברסיטת קליפורניה, ריברסייד בחנו את המבנה והמכניקה של טלסון אלה ומצאו כי נראה כי המפתח לקשיחותם הוא הפיגומים בצורת ספירלה שמתחת לכל מגן. במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת Advanced Functional Materials, המהנדסים ועמיתיהם מסבירים כי המבנה ההיילואידי מונע צמיחת סדקים ומרכך את ההשפעה של להיט קשה. ידוע כי ארכיטקטורה מעוותת דומה קיימת בטופר של השרימפס, המשמשת למכות לכל איום על שטחה. השרימפס פיתחו בבירור את השריון המושלם.
יום אחד, אנו עשויים לראות סוג זה של מבנה מיקרו עמיד בפני השפעות, אותו רשמו החוקרים בפטנט בשנת 2016, בציוד ספורט, שריון גוף למשטרה ולצבא, מל"טים, להבי טורבינת רוח, חומרי חלל, מכוניות, כלי רכב צבאיים, מטוסים, מסוקים, אופניים וכלי ים ימיים. בעיקרון, דייוויד קיסילוס, פרופסור להנדסה כימית וסביבתית מאוניברסיטת קליפורניה, ריברסייד, וכותב המחקר, מסביר במייל למגזין סמיתסוניאן, "בכל מקום שמוריד משקל הוא קריטי, אך נדרשים קשיחות וכוח."
קיסיילוס חושב שבטווח הקרוב לממצא יש את ההשפעה הגדולה ביותר על מוצרי ספורט, מכיוון שהזמן לשווק מוצרים כמו קסדות ומגני שוקה הוא קצר מכפי שהוא דומה למטוסים מסחריים. החוקרים יצרו קסדת אב-טיפוס לשימוש בבנייה וגם לכדורגל. אולם, מוסיף קיסיילוס, "בטווח הרחוק יותר אני חושב שההשפעה הגלובלית והגדולה יותר תהיה על התחבורה, מכיוון שהמשקל המופחת עם חוזק גבוה יותר יפחית את צריכת הדלק ופליטות."
זרעי שן הארי חושפים צורה חדשה של בריחה טבעית.
צורת טיסה שלא נראתה לפני כן נחשפה במחקר על שן הארי. (קתאל קאמינס) לאופן בו זרעי שן הארי נסחפים ברוח ללא מאמץ, תופסים אור שמש בוהק כשהם נופלים על האדמה, הוא בעל יופי פשטני מסוים שיהיה קשה לעמוד בראשו. אולם, כפי שמצאו החוקרים בסתיו שעבר, הדרך הבלתי נראית שהמצנח זיפי העדין שלה משאיר אחריו מופלא אפילו יותר - ולימודו עלול להוביל להתקדמות ממש מגניבה בטיסות מזלט ובניטור זיהום אוויר.
החוקרים ידעו שהמנגנון שנשא את הזרעים כל כך ללא מאמץ הוא הכתר העדין של סיבי השנהב, הדומים למטאטא מטאטא ארובה. הם פשוט לא היו בטוחים בדיוק איך עבד הפאזל הזה כמו מצנח בהתחשב בכך שצרור זרעי האריה מורכב ברובו מחלל ריק. אז מדענים מאוניברסיטת אדינבורו יצרו מנהרת רוח כדי להעמיד את הזרעים במבחן ובכך הם גילו "סוג חדש של התנהגות נוזלים", מדווח ג'יימס גורמן ל"ניו יורק טיימס " . האוויר זורם בחוטים ומשאיר אחריו שובל אוויר מתערבל, או מה שמכונה טבעת מערבולת מופרדת. הטבעת מגבירה את גרירת הזרע, ויוצרת טיסה יעילה פי ארבעה מזו של מצנח רגיל.
החוקרים, שהסבירו את הממצא במחקר שפורסם ב"טבע ", מקווים שהוא מעורר מהנדסים להמציא מל"טים זעירים בהנעה עצמית שידרשו מעט צריכת אנרגיה לטוס.
נעמי נקאיאמה, ביולוגית באוניברסיטת אדינבורו וסופרת מחקר, אומרת "ניתן להזיז צרורה בהשראת שן הארי מעשה ידי אדם מעשה ידי אדם. דוא"ל לסמית'סוניאן . "בדיוק כמו שן הארי, הם יכלו להישאר מעל לצוף במשך זמן רב, להיות מסוגלים לפקח ולהקליט את איכות האוויר, כיוון הרוח או המהירות, ואולי גם פעילויות אנושיות, מבלי שאנשים ישימו לב שהם בסביבה מכיוון שהם כל כך זעירים."
כרישי מאקו מהירים בגלל הכף הגמיש שלהם.
זהו תצלום של מאזני כריש מקו קצרים, שכל אורכם כ -0.2 מילימטרים. שורת הכף הקדמית הושלמה ידנית לזווית המרבית שלהן של כ- 50 מעלות. (פיל מוטה באוניברסיטת דרום פלורידה) כרישי מאקו הם מהירים בקפיצות, וזו הסיבה שהם מכונים לפעמים ברדלסים של הים. הם יכולים להגיע עד 70 עד 80 מיילים לשעה. אבל איך הם כל כך מהר? התשובה נעוצה קשקשים זעירים על סף סנפיהם. אולם בדיוק כיצד עורם החלקלק עוזר למהירותם מעניין במיוחד מהנדסי אווירונאוטיקה, במימון של בואינג וצבא ארה"ב, שרוצים לתכנן חומר חדש כדי להפחית את הגרירה ולהגביר את הזריזות של כלי טיס, כך נכתב בהודעה לעיתונות האמריקאית לפיזיקה האמריקאית .
המאזניים הגמישים באגף וסנפירי הכרישים של mako הם רק חמישית מילימטר. אם היית מלטף את הכריש כמו חתול, מכף זנב ( הערת העורך: אנחנו לא מייעצים לזה .) קשקשיו היו מרגישים חלקים. אבל אם היית מריץ את היד שלך בכיוון ההפוך, העור היה מרגיש יותר כמו נייר זכוכית, כשהקשקשים מתכופפים לאחור לזווית מקסימלית של 50 מעלות, תלוי במיקום הגוף, עם הכף הגמישים ביותר מאחורי הזימים. על פי ההודעה לעיתונות, הגמישות של המאזניים גורמת לזרימה להתקדם קרוב לעור, ומונעת מה שמכונה "הפרדת זרימה".
הפרדת זרימה היא גם האויב מספר אחת בכל הנוגע לכלי טיס. ניתן להמחיש את הרעיון בקלות על ידי הוצאת ידך מחלון מכונית נע כשכף היד שלך פונה לרוח. כף היד שלך נמצאת בלחץ יותר מגב כף היד שלך, וכך היד שלך נדחפת לאחור. זה קורה מכיוון שזרימת האוויר נפרדת סביב צידי היד שלך ויוצרת את האזור בלחץ נמוך או מתעוררת מאחורי היד שלך. הפרדת זרימה עדיין יכולה להתרחש על גוף יעיל יותר כמו הכריש. לשם נכנסים הכף: הם עוזרים לשלוט בזרימה, ובכך מפחיתים את הגרירה ומאפשרים לבעלי החיים לשחות מהר יותר ועם יכולת תמרון רבה יותר.
"אנו משערים שבשלב מסוים נוכל להנדס קלטת שיכולה להיות מיושמת אסטרטגית על משטחי מטוסים, כמו להבי רוטור של המסוק, כנפיים או מיקומים מסוימים על גוף המטוס בהם מתרחשת הפרדת זרימה וגורמת לעלייה בגרירה או ירידה בביצועים או יכולת התמרון ", אומרת איימי לנג, מהנדסת אווירונאוטיקה מאוניברסיטת אלבמה, שהציגה את העבודות במפגש האמריקני לפיזיקה אמריקאית בבוסטון, בהודעת דוא"ל לסמית'סוניאן .
לאנג קיבלה פטנט בשנת 2014 שלדבריה "התבסס על מושגים מוקדמים שהיו לנו לגבי אופן פעולת עור הכריש ואיך נוכל ליישם זאת על משטח מהונדס." היא וצוותה מייצרים דגמים מודפסים בתלת מימד של עור כריש מקו ומקווים להשיג תוצאות נוספות מהבדיקה במנהרות רוח ומים במהלך השנה הבאה. "אנו מקווים בשיתופי הפעולה שלנו עם התעשייה להגיש פטנט מעודכן כמתפתח משטח מעשה ידי אדם ליישומים אמיתיים, " היא מוסיפה.
דבורים משלבות שפיץ ושמן פרחים ליצירת דבק.
דבורי הדבש עפות מפרח לפרח ואוספות אבקה ואוחסן אותה על גופן כדי להחזיר לכוורת. אבל מה אם מקלחת גשם קיצית מפתיעה תפריע? לעולם אל תפחד, לדבורים יש פיתרון לזה: גרעין דביק של הירק שלהם ושמנים מפרחים שהופך אבקה לכדורים עמידים במים. המדע העומד מאחורי השילוב האוולי הזה עשוי אפילו לעורר דבקי היי-טק שננעצים כשאתה רוצה אותם, אך גם ישתחרר כשצריך.
"רצינו לדעת, אם האבקה יכולה להישאר כל כך צמודה לרגליים האחוריות של הדבורה, איך הדבורים מצליחות להסיר אותה כשהן חוזרות לכוורת, " אמר קרסון מרדית ', מהנדס בג'ורג'יה טק וסופר ראשי ב- המחקר שפורסם ב- Nature Communications במרץ, בהודעה לעיתונות.
זה בעצם עובד ככה: ירק דבורים הוא מעט דביק מלכתחילה בגלל הצוף שהם שותים. הירק מכסה אבקה כאשר הדבורים אוספות אותו. ואז השמנים מהפרחים מצפים את כדור האבקה המפוצח. טכניקת שכבות זו היא הרקמה המושלמת להדפת לחות בלתי צפויה.
"זה עובד באופן דומה לשכבה של שמן בישול המכסה בריכת סירופ, " אמרה מרדית 'בשחרור. "השמן מפריד את הסירופ מהאוויר ומאט את הייבוש בצורה ניכרת."
מהירות היא גם גורם מפתח נראה. זה מסתכם במה שמכונה תגובה רגישת קצב, כלומר "ככל שהכוח המנסה להסיר אותו, כך הוא יתנגד יותר", כך נכתב בהודעה לעיתונות. לכן כאשר הדבורים משתמשות בתנועות מתואמות ואטיות עם רגליהן האחוריות בכדי להסיר את כדורי האבקה, הן יורדות בקלות. אבל אם טיפת גשם נופלת חופשית מתנגשת עם אחד הכדורים, היא נצמדת ביתר שאת.
היישומים לדבק כזה משתנים באופן נרחב. מרדית מסביר במייל למגזין סמיתסוניאן כי דבק ביו-השראה ישגשג באזורים שבהם כוח אינו בראש סדר העדיפויות, אך "שם ההידבקות צריכה להיות מותאמת, ניתנת להתאמה, תגובה לגירויים, או בשילוב עם תכונות אחרות כמו אכילות, ביו-תאימות או עמידות בפני לחות. "
הוא עובד עם חברות רפואיות וקוסמטיקה כאחד. (אם אי פעם מצאת את עצמך מסיר איפור עקשן עמיד במים, אתה מבין את הדרישה לפיתרון.) בשדות אלה לעתים קרובות אתה רוצה הידבקות שיכולה להחזיק משטחים יחד בנסיבות מסוימות, אך אז ניתן לשחרר אותה לפי דרישה או מתי חורג מתנאי מסוים (קצב, כוח, לחות), "הוא מסביר. "זה כולל את היכולת להעביר חלקיקים קטנים ממקום למקום, כמו למשל ליישם איפור, או להעביר תרופה לרקמה מסוימת בגוף."
זה לא הכל: גלולות האבקה האלו אוכלות באופן טבעי, כך שניתן להשתמש בהן גם במזון, אולי ל"פריטים דקורטיביים בעוגה או בקינוח, או לחלקיקים דבקים המכילים תוספי מזון לטעם, חומרים מזינים, חומרים משמרים, צבע וכו '., "מסבירה מרדית.
חתולים הם מטפחים מומחים בגלל פפילות חלולות בלשונם.
(אלקה שרדר / EyeEm / Getty Images) חתולים מבלים כמות משמעותית למדי מזמנם בליקוק עצמם. מסתבר שהלשון שלהם התפתחה ליעילות טיפוח שיא - ואולי עשויה לעזור לנו להכין מברשות שיער טובות יותר, או אפילו לעודד את ההתקדמות ברובוטיקה רכה וסוגים חדשים של ניקוי טק.
לשון נייר החול הקלאסית של חתול מכוסה בקוצים זוויתיים המכונים פפילות, העשויות קרטין, או אותם דברים קשים של ציפורנינו. זה החלק בלשון שחוקרים במכון הטכנולוגי בג'ורג'יה התעניינו במחקר כדי לגלות בדיוק כיצד היא מפיצה לחות בפרוות חתול כל כך בקלות.
מסתבר שהפפילות אינן ממש קוצניות, או בצורת חרוט כפי שהוצג במחקר בעבר. במקום זאת, כפי שמתארים מהנדסי מכון ג'ורג'יה במחקר שנערך בהליכים של האקדמיה הלאומית למדעים, הם בצורת סקופ בשני קצוות חלולים. הצורה הזו יוצרת מתח פנים שנועל טיפות רוק עד שהגיע הזמן לניקוי, מצא הצוות. ולשונות אלה יכולות להחזיק הרבה נוזלים. כשהצוות העמיד למבחן לשונות לחתולים - תרמו לאחר המוות - הם גילו שכל פפילה יכולה להכיל כ -4.1 מיקרוליטר מים, אך לרוחב הלשון זה מספיק כדי להפיץ כחמישית כוס מים דרך פרוות החיה בתוך ביום, על פי נשיונל ג'יאוגרפיק .
הפפילות תוקפות גם קשר מארבעה כיוונים שונים - מושלם לניתוק יעיל. החוקרים אף יצרו מברשת טיפוח בהשראת לשון (TIGR) בעזרת מודלים תלת ממדיים של לשונות חתול. הם הגישו בקשה לרישום פטנט על המברשת, אשר ניתן להשתמש בה למריחת תרופות או להפצת שמפו ומרכחי שמירה שנשארו בפרוות חיות מחמד כדי להפחית אלרגנים.
והצוות רואה בחשבון יישומים אחרים. "ניתן ליישם את צורת עמוד השדרה הייחודית לרובוטיקה רכה כדי לסייע באחיזה - מחקרים קודמים הראו כי ווים מיקרו מצטיינים באחיזה למשטחים נקבוביים ונוקשים", אומר אלכסיס נואל, מהנדס מחקר במכון המחקר הטכנולוגי בג'ורג'יה וכותב המחקר., בדוא"ל. אולי אפילו יש דרך חדשה ליישם מסקרה, היא מוסיפה.
