Bionics - istorie, subiecte și exemple

Învățarea din evoluție înseamnă tehnologie de învățare

Evoluția poate funcționa numai cu materialul existent și nu este deloc perfectă: de exemplu, urangutanii sunt locuitori de copaci, dar nu 100% se adaptează optim la viața copacilor. La om, boli, cum ar fi deteriorarea discului provocată de mersul în poziție verticală.

Pentru aproape toate problemele care au apărut în construcții umane, există între timp omologii în natură, care oferă modele pentru a rezolva această problemă: alunecării de condor, de exemplu, arată cum un corp mare poate zbura în aer, fără crashing, și corpurile pinguinului, delfinului și rechinului care formează cel mai bine sub apă.

conținut

• Învățarea din evoluție înseamnă tehnologie de învățare
• Ce este bionica
• Biologie tehnică și bionică
• De sus în sus sau de sus în jos
• Organism artificial
• Evoluția modelului
• Natura și tehnologie
• criterii
• Bionica și evoluția
• Animale și tehnologie
• La începutul culturii
• Zburați ca o pasăre
• Leonardo da Vinci
• Otto Lilienthal
• Muscelul - Condorul
• winglets
• Zburați ca o bâtă
• Regele pe căile ferate
• Cilindri de aeronave în design de ton
• Balonul de direcție și păstrăvul
• Piele de rechin pentru costume de scafandru
• Robotul patina pe fundul mării
• Mașina de box
• Squid - Un vis pentru soldați
• Stick ca un gecko
• păianjen de mătase
• cuțit de rozătoare
• Ursul polar și casa de termite

Ce este bionica

Bionica, biologia (tehnologia) și (tehnica) înseamnă practica științifică a transferului de soluții biologice la tehnologia umană. Zoologi, botanisti si neurobiologi, chimisti si fizicieni colaboreaza cu profesionistii din domeniul medical, inginerii si designerii.

Bionics se ocupă cu transferul de stimuli naturali către tehnologie. (Imagine: Michael Tieck / fotolia.com)

Biologie tehnică și bionică

În timp ce biologia tehnică explorează relațiile dintre formă, structură și funcție și utilizează metode tehnice, încercările bionice de a implementa tehnic structurile și construcțiile naturii.

Funcțiile biologice, adaptările, procesele, organismele și principiile oferă soluții la problemele tehnice.

Animalele și plantele oferă bionicii idei pentru a transfera principiile de acțiune din natură în tehnologie. Aceasta include biotehnologia, și anume utilizarea enzimelor, a celulelor și a organismelor întregi în aplicații tehnice.

De sus în sus sau de sus în jos

Un produs bionic evoluează în mai multe etape - fie de sus în jos, fie de jos în sus

Bottom-up începe cu explorarea bazei biologice, formei, structurii și funcției (cum sunt construite picioarele unui gecko?). Apoi cercetatorii incearca sa inteleaga principiile de actiune si de legi (de ce poate gecko merge pe tavan?).

Aceasta este urmată de abstractizare. Oamenii de știință se îndepărtează de contextul biologic, dezvoltă modele funcționale și modele matematice pentru a pune în aplicare tehnic principiile acțiunii

În cele din urmă, urmează implementarea tehnică la scară de laborator, la scară industrială și în final ca produs de piață.

De sus în jos este invers. La început există o problemă tehnică. De exemplu, un produs existent ar trebui să devină mai bun. Dar cum? Apoi începe căutarea soluțiilor biologice, urmată de fundații biologice, abstractizare și implementare.

Bionica ar trebui să fie inovatoare și creativă, nu mai este vorba doar de copierea naturii, ci de transmiterea efectelor fundamentale asupra diferitelor domenii.

Organism artificial

În spațiul anglo-american, Bionics se referă la organisme și organe produse artificial, care imită sau suprapun un model viu. Alți termeni sunt robotică sau protetică.

De exemplu, neurologia astăzi este experimentarea cu proteze care imită membrele umane și răspund la comenzile mentale. Planul este de a transfera informații creierului și de a da astfel persoanei afectate simțul tactil.

Unul dintre obiectivele cercetării neurobiologice este că mâinile produse artificial pot fi controlate de creier în viitor. (Imagine: Den / fotolia.com)

Evoluția modelului

În ansamblu, evoluția vieții este modelul tehnologiei - și chiar al creativității naturale. Evoluția Potrivit lui Charles Darwin, "selecția naturală a selecției" înseamnă că cele mai potrivite specii cu abilități speciale se adaptează unei situații specifice.

Funcția inițială a părților corpului și a simțurilor se poate schimba complet: Lăcile frontale ale liliecii, de exemplu, s-au dezvoltat în aripi.

Natura și tehnologie

Prin urmare, natura oferă un potențial inepuizabil pentru soluții de probleme funcționale care depășesc tot ce se poate gândi. Cu toate acestea, este similar cu progresul tehnic. În special în perioadele de schimbări industriale, cum ar fi revoluția digitală, sunt necesare "salturi de inovare".

De exemplu, cum pot fi construite mașini care să ia mostre din cheile fundului mării și să evite obstacolele? "Vehiculele subacvatice" cu roți sunt la fel de puține întrebări ca și submarinele care nu se pot deplasa între sare și pesteri.

Aici roboții oferă o soluție modelată după homari, languste și crabi, cu brațe de prindere, pentru care modelul de caracatiță se află.

criterii

Un produs este considerat bionic numai dacă:
1) are un model biologic
2) abstractizat din acest model
3) este transferat la o aplicație tehnică

Natura distorsionează oamenii de știință pe bază zilnică: Aproape orice problemă tehnică este o problemă pusă sau pusă în evoluție și pentru care natura a găsit o soluție.

Bionica și evoluția

Bionica de astăzi compară abordarea sa cu procesul evolutiv:

individual	creatură	Obiect de optimizat
mutație	Schimbarea aleatorie a informațiilor genetice	Schimbare aleatorie a variabilelor de intrare variabile (= Parametru Obiect)
recombinare	Amestec de material genetic parenteral	Recombinarea parametrilor obiectului părinte
selecție	Selecția celor mai adaptate la mediul înconjurător	Selectarea persoanelor care îndeplinesc cel mai bine criteriul de optimizare

Astfel de produse optimizate servesc la protejarea mediului înconjurător, conservarea resurselor, ameliorarea sarcinii asupra mediului și susținerea protecției mediului.

Animale și tehnologie

Învățarea de la animale înseamnă dezvoltarea tehnologiei. Biologia inspirat numeroase servicii de inginerie: trenuri de mare viteză pe modelul Kingfisher în care un strat de os atenueaza capului la impact cu apa sau cu șmirghel structura piele de rechin lor ca model pentru costume umede; Trout a introdus prototipul baloane de direcție, ciocănitori au fost inspirația pentru pioleți și ciocane de abataj; Octopuses au forma naturala a cuppingului si a bratelor articulate.

Ciocănitoarea a furnizat modelul pentru dezvoltarea ciocanului. (Imagine: mirkograul / fotolia.com)

La începutul culturii

Deși bionica este un concept foarte tânăr, el este la originea fiecărei culturi umane. Pentru dezvoltarea biosocială a oamenilor a însemnat întotdeauna copierea naturii din punct de vedere cultural.

Strămoșii noștri timpurii au văzut zborul șoimului, au făcut arcuri și săgeți și au copiat acel zbor. Lance are modelul său în colți de elefanți și coarne de antilopi, cuțitul copiază dinții de pisici mari și lupi. Când oamenii vânau animale și făceau haine din piele, au imitat blănurile care dădeau căldura lucrurilor vii.

Culturile tradiționale care cunosc această dependență exprimă acest model de rol în obiectele înseși: nativii americani au sculptat sfaturile săgeților lor sub formă de capete de sant.

Zburați ca o pasăre

Porumbeii zboară la fel de repede ca și ei și cu un corp masiv - deci au toate calitățile care ar trebui să aibă un avion de pasageri. De fapt, avionul cel mai puțin perturbat, proiectat de Igo Etriel, a avut porumbelul ca model.

pionier Aviație uitat fuselaj și coada de zburator sale artificiale și anume porumbei oraș și a scris: „In iarna lui 1909-1910, am proiectat aparatul (...) de-a lungul liniilor unei păsări în poziție de alunecare.“

Leonardo da Vinci

Leonardo da Vinci a luat deja păsările ca modele ale mașinilor sale de zbor și a calculat cu meticulozitate modul în care zborul a lucrat pentru speciile de păsări individuale. Da Vinci a crescut în Toscana.

picturile lui Leonardo, sculpturile sale și echipamentelor tehnice de inginerie la caracterizat ca o ganditori copleșitoare, chiar și printre Renaștere polymath: A fost un pictor ca mecanica, anatomistul ca oameni de știință și filosof natura ca arhitect.

Dar până în prezent, accesul său senzual la lume dispare în spatele mitului. Pentru că Vinco era la fel de creativ și înrădăcinat în pământ. Desenele lui Leonardo de teren rural din jurul locului său de naștere arată că geniul Toscanei rurale a rămas profund conectat.

Ceea ce era neobișnuit pentru un artist renascentist a fost că el nu a avut nici o educație timpurie în arte. În schimb, el a crescut în natura culturală a nordului Italiei, iar băiatul a petrecut cea mai mare parte a timpului său în natura peisajului rural înconjurător.

Aici, copilul a studiat mișcările păsărilor de pradă și a inspirat mașinile sale de zbor târziu. Una dintre primele sale amintiri a fost un vis în care o pasăre de pradă a zburat la fața lui Leonardo și și-a presat coada împotriva buzelor visătorului.

Astfel de amintiri arată că nu au nici rădăcinile timpurii Vinci de a dobândi cunoștințe religioase în sens creștin, nici pur științifică într-un sens modern, dar semăna cu gândirea șamanică a culturilor tradiționale, care combină experiența senzorială și înțelegere sistematică a realității naturale. În acest mod de gândire știință, artă și natură philosophe nu sunt separate, dar diferite aspecte ale aceleiași percepție.

Leonardo a examinat modul în care aripile de pasăre își schimba forma, adică, aripile de mână s-au răspândit la vârf și au examinat structura și funcția penei de pasăre. Pe această bază, el a proiectat aripile de fluturare pentru oamenii care zboară. Dar ele nu au putut funcționa deoarece greutatea corporală a unei persoane este mult prea mare proporțională cu puterea muschilor săi.

Otto Lilienthal este considerat un pionier al aviației. A absolvit în 1891 primul zbor cu succes într-un planor construit pe autostradă. (Imagine: Juulijs / fotolia.com)

Otto Lilienthal

Otto Lilienthal, primul om de succes în aer, a observat în copilăria sa exact zborul de berze albe. În 1889 a publicat lucrarea "Zborul pasarilor ca baza a artei de zbor".

Berzile l-au învățat că alunecarea este crucială pentru zbor. Stork-urile navighează pe distanțe lungi și economisesc astfel multă energie. Inginerul ornitolog a concluzionat că este posibil să se imite acest zbor de zbor, când un om ar putea controla doar aripile, precum și o pasăre.

O plajă de bumbac pe un bambus și legătura brută a devenit planorul de înălțime al lui Lilienthal. El a fost primul om care a ajuns la o altitudine mai mare în aer liber decât la plecare. Lilienthal a zburat cu succes de 2000 de ori, apoi sa prăbușit și a murit.

Muscelul - Condorul

Condorul Andin este una dintre cele mai mari păsări care pot fi navigabile. El depinde de curenții de aer cald pentru a ajunge în aer.

Paul MacCready, inginer american, a studiat fenomenele de zbor și de vreme condor în anii 1970. Planul său era de a dezvolta o mașină de zbor care să ridice cât mai multă greutate posibil cu puțină energie.

Condorul cu o greutate de 13 kilograme și o anvergură a aripilor de până la 3,50 m, care ajunge la zborul de zbor de aproape 6000 m, a fost obiectul ideal de studiu pentru el.

MacCready a observat că Condors nu pornesc într-o dimineață rece și petrec mult timp pe Pământ chiar și după o masă somptuoasă. Din aceasta, el a concluzionat că nu puterea condorului, dar aria aripii sale face posibilă purtarea greutății.

El a proiectat "Gossamer Condor", o aeronavă cu o aripă de 29,25 metri și o lungime de 9,14 metri. Construcția pe tuburile din aluminiu și folia specială de poliester au cântărit doar 31,75 kilograme.

Dispozitivul a fost alimentat de pedale. În 1977, un ciclist profesionist, Bryan Allen, a început cu "Kondor". Allen a fost prima persoană care a ridicat terenul pe cont propriu.

Câțiva ani mai târziu MacCready a construit „Gossamer Albatross“, numit după singurul grup de păsări, dintre care unele membri au un interval mai mare decât condorului, și Allen a zburat cu el peste Canalul Mânecii.

winglets

Planorul printre păsările răspândite în Fug penele exterioare pe aripi și, astfel, reduce turbulențele de aer care altfel s-ar putea forma la aripi - au în comun fluxul de aer în mai multe link-ul de mici „Strömchen“. Așa câștigă energia.

Aviația utilizează astfel de "aripi" sub forma unor mici aripi de aeronave pe verticală. Ele măresc atât viteza piloților de vânătoare, cât și consumul de energie al mașinilor de transport.

TU Berlin a efectuat experimente în tunelul aerian cu o aripă, în care șuruburile ar putea fi ajustate individual.

Zburați ca o bâtă

Clement vena nu a luat păsări, dar liliecii ca model pentru vehiculul său Éole. A întreprins primul zbor cu motorizat. Cu toate acestea, sa încheiat deja după 50 de metri.

Regele pe căile ferate

Păsări care inspiră inventatorii pentru a construi avioane - acest lucru este evident la prima vedere. Dar ceea ce face pescărelului albastru, care este ca o bijuterie albastru strălucitor în aer, apoi scufundat într-o scufundare în apă și prinde pește, de a face cu un Hochgeschwindigeitszug?

Pentru șeful trenului japonez de mare viteză Shinkansen, inginerii au fost inspirați de regele. (Imagine: torsakarin / fotolia.com)

Eiji Nakatsu a dezvoltat Shinkansen, un tren rapid care leagă Tokyo de Hakata. Diferența de presiune atunci când trenul a intrat într-un tunel a fost atât de mare încât a lovit cu voce tare de fiecare dată - o impunere asupra pasagerilor.

Inginerul senior a căutat soluții în natură și a găsit pionierul, care provoacă schimbări rapide în rezistența aerului.

Ciocul lung al păsării reduce șocul dintre aerul slab și rezistența puternică la apă. Shinkasen a primit un "bot lung", care a rezolvat problema tunelului, precum și intrarea în suprafața apei atunci când pescuiesc.

De asemenea, trenul a devenit mai rapid și a consumat mai puțină energie.

Dar acest lucru nu este singurul "miracol" în corpul pescarului: retina conține două gropi. În afara apei el folosește numai unul, în apă numai al doilea. În plus, retina conține picături de ulei, așa că percepe culorile mai bine și se poate orienta sub apă.

Dacă știința înțelege modul în care funcționează acest "sistem subacvatic", acesta poate fi folosit pentru a construi echipamente pentru a îmbunătăți vizibilitatea subacvatică a scafandrilor.

Cilindri de aeronave în design de ton

Modelul fuselajului ideal nu era o pasăre ci un pește. Inginerul aeronautic Heinrich Hertel căuta un model în natură pentru o aeronavă aerodinamică, iar tonul a dat un șablon.

Bonitos sunt în mod special raționalizate, deoarece partea corpului lor cu cel mai mare volum nu este localizată la cap, dar în spatele branhiilor. Deci, apa curge uniform peste ei. În plus, organismul nu se conectează treptat la coadă, dar brusc. Ca urmare, fluxul se rupe numai într-o mică parte a corpului.

Alte mamifere marine și marine au forme similare ale corpului, tarpone, precum și delfini - și servesc, de asemenea, ca exemple de ingineri de aeronave.

O aeronavă elvețiană numită "Smartfish" onoruri cu numele său, animalele marine care au furnizat modelul. Ea are o fuselaj cu arcuri ca și tonul și consumă astfel mai puțin combustibil decât alte aeronave de aceeași mărime, este ușor de condus și mai puțin susceptibil de turbulență.

Peștele de pește a dezvoltat încă o altă adaptare pentru a se deplasa mai repede. Aripile lor pectorale servesc drept cârma și frâne. Atunci când tonii se află la viteză maximă, ei aruncă aripioarele pe corp. Astăzi cercetătorii testează dacă "părțile exterioare" ale mașinilor și ale peștilor nu pot fi pliate la viteză mare pentru a îmbunătăți aerodinamica.

Balonul de direcție și păstrăvul

Păstrăvul a furnizat șablonul pentru un balon de direcție modern.

Zeppelins a avut o înflorire scurtă la începutul secolului XX. Zeppelin Hindenburg a fost unul dintre cele două mari aeronave. La 6 mai 1937 a ars umpluta umplutura de apa si au murit 36 ​​de oameni.

Nava a ars în restul de aluminiu la aeroportul Lakehurst din SUA în jumătate de minut. Cauza exactă este încă neclare, căpitanul credea într-un asasin. Cu toate acestea, rezultatul a fost sigur: traficul aerian cu Zeppelins sa încheiat brusc.

Păstrăvul acționează ca model pentru dezvoltarea unor dirijabile moderne. (Imagine: Michael Rosskothen / fotolia.com)

Astăzi însă, astfel de baloane de direcție ar putea face o revenire. Prognoza meteo este mult mai fiabilă astăzi, iar furtunile pot fi astfel evitate. Tehnologia modernă ar putea de asemenea să controleze amestecurile de gaze periculoase.
Institutul Elvețian de Cercetare și Tehnologie Empa examinează păstrăvul ca arhetip pentru astfel de dirijabile ale viitorului.

Păstrăvul are o masă musculară redusă. Cu corpul în formă de ax, accelerează rapid. Utilizează turbulențe ideale și se mișcă cu rezistență minimă. Pentru aceasta ea îndoaie corpul și lovește aripile caudale în direcția opusă.

Cercetătorii elvețieni aplică acum această mișcare unui nou tip de balon de direcție. Polimerii electroactivi (EAP) furnizează acest balon cu energie electrică prin transformarea energiei electrice în mișcare. Acești polimeri sunt localizați în care flancurile și coada păstrăvului se află, iar mușchii conduc mișcarea valurilor în apă. Cercetătorii au recunoscut astfel problema modului în care transformarea energiei în mișcare poate fi mărită.

Piele de rechin pentru costume de scafandru

Cu doar două decenii în urmă, o suprafață netedă a fost considerată ideală pentru a se deplasa sub apă. Cu toate acestea, înotătorii permanenți ai oceanelor, rechini cu ciocan sau rechini negri sunt acoperite de cântare placoide din același material ca și dinții de rechin.

Balanțele lor sunt șanțate și eșalonate. Ca urmare, acestea reduc frecarea dintre apă și suprafața corpului, astfel încât rechinii își măresc viteza. Mătreața împiedică, de asemenea, răspândirea bacteriilor.

Costume de baie copiate costume de baie la Jocurile Olimpice din 2008, iar purtătorii lor au înregistrat înregistrări.

Hidrodinamicii de rechini încă interesați, cu toate acestea, într-o măsură mult mai mare: Astăzi, există deja nave cu „rechin piele“ de acoperire, care consumă mai puțin combustibil, „Hai-avioane“ sunt o chestiune de timp.

Robotul patina pe fundul mării

Razele Manta zboară sub apă. Zoologii numesc aripioarele razele destul de drepte, pentru că peștele se mișcă cu ele ca niște păsări care zboară în aer.

Oamenii de știință au întrebat cum stingrays energia pentru raze, deși presiunea apei este mai mare decât presiunea aerului.

Rochenkörper rezolvă problema prin împotrivirea presiunii: aripioarele skate nu dau sub presiune, ci se îndoiesc împotriva lui. Cercetătorul german Leif Knies vorbește despre efectul razei finale.

Patinele sunt pești cartilaginoși. Nu au oase ca majoritatea peștilor, dar scheletul lor este format din cartilaje. În evoluție, corpul șarpelui sa prăbușit de sus, permițându-i aripioarele să se răspândească pe laturile sale.

Artistul bionic de la Berlin, Rolf Bannasch, a proiectat un robot biomimetic bazat pe arhetipul lanțurilor Manta. Bannasch Tema vrea să exploreze fundul mării cu ajutorul skate-ului robotului. Această mașină nu ar avea elice și nu ar deranja biotopul mai mult decât un pește roving.

Radiația artificială ar putea, de exemplu, să examineze sub-cablurile. Dar efectul cu jet de fin poate fi aplicat și în zone complet diferite: Festo AG din Esslingen lângă Stuttgart a dezvoltat un dispozitiv de prindere bionic modelat pe baza de pește.

Acest "FinGripper" se aseamănă cu o aripă caudală și constă din trei "raze de fin", în timp ce este cu 90% mai ușoară decât o prindere similară din metal.

Mașina de box

Producătorii de mașini de astăzi caută mereu modalități de a produce mașini eficiente din punct de vedere al consumului de combustibil. În primul rând, astfel de vehicule trebuie să fie ușoare și, în al doilea rând, bune în fluxul de aer, mai puțin material, mai ieftin, mai puțin resurse și mai puțin greutate.

Bionicii au găsit ceea ce căutau în mare: cuțitul, un rezident al recifelor de corali, are o formă ciudată de unghi care îi dă numele. Cu această formă, este extrem de stabilă în apă, o armură osoasă poate rezista la presiunea apei. Forma sa este remarcabilă în curent. Coeficientul de rezistență (valoarea cW) este de 0,06. Aceasta reduce rezistența la curgere.

Rezervorul pentru oase poate fi transferat în caroseria unei mașini. Dar cutia nu poate fi copiată direct. Deoarece o mașină nu este numai mult mai mare, se mișcă și în aer, nu în apă.

Rezultatul a fost masina bionica Mercedes-Benz. Acesta combină volumul maxim cu rezistența minimă la curgere. Prin proceduri de optimizare bionică, greutatea a fost redusă cu 30%. Combustibilul din clasa sa este cu 20% mai mic decât alte mașini.

Boxeta tropicală a fost modelul pentru mașina bionică Mercedes-Benz. (Imagine: airmaria / fotolia.com)

Squid - Un vis pentru soldați

Flecktarn în ocru-maro în deșert, lumină și verde cu frunze în pădure, gri-și alb în zăpadă - camuflaj face parte din ambarcațiunile militare. Soldații se pot deghiza efectiv într-un anumit teren, dar nu reușesc dacă își schimbă brusc mediul. Un "războinic de mlaștină" cu noroi în față și care se strecoară pe casca arata ca un far în marea de noapte în deșert nisip.

Un calmar probabil ar râde de deghizarea soldatului, dacă ar fi fost conștient de el, pentru că camuflajul ăsta arată înfundat în comparație cu schimbarea de culoare de ordinul doi. Sepia modifică complet modelul de culoare, fie uniform, fie cu pete și dungi. Acest lucru este posibil prin cromatografe, buzunare sub piele umplute cu pigmenți.

Aceste pungi pot extinde sau retrage animalele prin tensionarea mușchilor. Moluștele se îmbină cu orice fundal și se camuflează perfect împotriva prădătorilor și a animalelor de pradă.

Oamenii de știință din Massachusetts au creat un afișaj bazat pe acest model care creează imagini prin variații în straturile superioare. Modelele activează impulsurile electrice - ca și în cazul calmarului, care își relaxează mușchii, în funcție de semnalele electrice pe care le primesc.

Între timp, militarii lucrează la o camuflaj pentru a transfera proprietățile dorite ale calmarului pe pielea soldatului.

Schimbarea culorii de calmar a intrat în ochii publicului ca Jurassic Mondială 2015 umplut cinematografe. Un dinozauri de om Indominus Rex, poartă gene calmari conținute și, prin urmare, pot fuziona cu mediul, ceea ce face o armă chiar mai mortal decat Tyrannosaurus Rex.

Stick ca un gecko

Gecko sunt un grup mare de șopârle care populează nenumărate habitate în țările calde: paduri tropicale, cum ar fi deserturi, munti, cum ar fi plaje, dependințe din India precum și lumini de neon în hoteluri din Thailanda.

Multe tipuri de geckos nu merg doar în sus și în jos pe trunchiuri de copaci, ci și pe orizontală și pe capul de pe geamurile din sticlă - umede sau uscate. Ei rezolvă răspunderea în câteva microsecunde și nu aplică cu greu nici o forță.

Secretul constă în milioane de fire de păr lipicioase (setae), care, la rândul lor, se împart în sute de frunze în formă de lopată (spatule). Acestea se găsesc în bumps, care sunt recunoscute numai în gama nano. Fiecare păr are doar puțină putere adezivă. De milioane de ori acest lucru este gigantic.

Un grup de cercetători condus de Stanislav N. Grob a investigat acum structurile în formă de păroase, nopți și ciuperci și a dezvoltat o peliculă adezivă care realizează jumătate din aderența geckosului pe sticlă.

Artificiile "fire de gecko" sunt uscate, pot fi detașate de mai multe ori și aderă la orice fel de material.

Agențiile americane de informații lucrează în prezent la "Stickybot", un robot gecko care urcă cel puțin 4 cm pe secundă. Prototipul a fost dezvoltat de Universitatea Stanford.

păianjen de mătase

Mătasea de păianjen excită bionica ca nici un alt material: este mai flexibilă decât cauciucul și mai rezistentă la rupere decât oțelul și extrem de ușoară. Ramele și spițele păianjenilor sunt deosebit de puternice, în timp ce firele spiralei de captare sunt extrem de elastice.

Aproximativ 20.000 de specii de păianjeni construiesc plase de mătase pentru a prinde prada. Panza noastră încrucișată produce fire de cadru stabile și spirale elastice de prindere. Mătasea este o moleculă de proteină cu lanț lung, cu părți cristaline care absoarbe încărcarea la tracțiune și o matrice amorfă care asigură elasticitatea.

Folosind metode biotehnologice pot fi produse mătase păianjen artificiale. (Imagine: ansi29 / fotolia.com)

Spiderii produc proteine ​​de mătase într-o glandă de păianjen în abdomen. De asemenea, le puteți trece printr-un canal de centrifugare, în cazul în care acestea sare proteine ​​prin schimb de ioni. O schimbare a pH-ului modifică structura, păianjenul apoi trage cu picioarele din spate, și astfel din proteine ​​este un fir de mătase.

Biotehnologia produce materii prime de mătase artificială și o direcționează cu o pompă într-un canal tehnic de filare unde ionii sunt schimbați și soluția de proteine ​​de mătase este îmbogățită. Soluția este transformată cu trenul cu o rolă într-un fir de mătase.

Mătasele păianjene artificiale se găsesc astăzi în microcapsule, filamente, nanosfere, hidrogeluri, filme și spume, în medicină și industrie.

cuțit de rozătoare

Oțelurile din oțel devin plictisite, mai devreme sau mai târziu materialele plastice, hârtia sau lemnul se freacă de oțel. Cuțitele trebuie să fie măcinate, în cazul mașinilor, aceasta înseamnă îndepărtarea, ascuțirea, reinstalarea și realinierea. Acest lucru este enervant, costă timp, bani și energie.

Rozătoarele nu au această problemă. Incisivii lor funcționează ca niște cuțite, dar nu plictisiți. Creșesc câțiva milimetri în fiecare săptămână și se freacă fără să se micșoreze cu totul. Dimpotrivă: Rozătoarele au nevoie de alimente dure, altfel dinții vor deveni mai lungi și mai lungi. Dinții sunt mereu ascuțiți, ceea ce îi face interesați de bionică.

Incizorii sunt alcătuiți din interiorul dentinei moi și din smalțul dur în exterior. Deoarece aceste două materiale se freacă în grade diferite, dinții rămân ascuțiți, deoarece dentina moale dispare și smaltul dur rămâne.

Abstracția bionică a principiului: Cuțitele cu auto-ascuțire ar trebui, prin urmare, să fie alcătuite din două materiale cu duritate diferită. Există astfel de cuțite: miezul lor este din oțel, care poartă mai repede decât stratul ceramic exterior, iar stratul dur rămâne ca o margine de tăiere. Aceste cuțite durează mai mult decât produsele comerciale și sunt întotdeauna clare.

Ursul polar și casa de termite

Unii termeni folosesc căldura soarelui și metabolismul pentru a-și ventila clădirile. Aerul curge printr-un sistem de tuburi în sus și sub suprafața în jos. Acest lucru este posibil printr-un gradient termic între vârful cald al clădirii și zonele subterane reci. Dioxidul de carbon difuzează prin materialul de construcție poros, oxigenul difuzează în acesta.

Cu ursul polar, firele de păr albe luminează și căldură spre pielea întunecată. Acolo ei sunt absorbiți. Împreună cu spațiile de aer completate din pielea de urs, animalul câștigă căldură.

W. Nachtigall și G. Rummel au conceput o locuință cu consum redus de energie în 1996, care combină ventilația pasivă a porilor termite cu izolația termică transparentă a ursului polar. (Dr. Utz Anhalt)

scrisori de acreditare
http://www.bionik-online.de/was-ist-bionik/

http://www.spektrum.de/lexikon/biologie/bionik/8744

Oameni, companii și universități care lucrează cu bionică (Selecție): 

Grup de tehnologie adaptată
Universitatea de Tehnologie din Viena

Firma INPRO de inovare pentru sisteme avansate de producție
în industria vehiculelor mbH

Institutul de Tehnologie din Karlsruhe (KIT)

Muzeul Otto Lilienthal

Universitatea din Bayreuth, Departamentul de Biomateriale