Die Natur hat über Millionen von Jahren Lösungen entwickelt, um sich an eine Reihe von Herausforderungen anzupassen. Da die Herausforderungen, vor denen die Menschheit steht, immer komplexer werden, sehen wir, dass die Inspiration zunehmend aus der Natur geholt wird.
Biologische Prozesse zu nehmen und sie auf technologische und gestalterische Probleme anzuwenden heißt Bioinspiration. Dies ist ein schnell wachsendes Gebiet, und unsere Fähigkeit, die Natur zu kopieren, wird immer raffinierter. Hier sind fünf bemerkenswerte Beispiele, bei denen die Natur die menschliche Innovation geleitet hat – und in einigen Fällen zu noch aufregenderen Durchbrüchen führen könnte.
1. Navigation
Verwenden EchoortungFledermäuse können einfliegen völlige Dunkelheit. Sie senden Schall- und Ultraschallwellen aus und überwachen dann die Zeit und Größe der Reflexionen dieser Wellen, um sie zu erzeugen dreidimensionale räumliche Karten ihrer Umgebung.
Das sind Sensoren, die in vielen modernen Autos Hindernisse beim Rückwärtsfahren erkennen inspiriert durch Fledermausnavigation. Die Richtung und Entfernung eines Hindernisses wird berechnet, indem Ultraschallwellen ausgesendet werden, die von Objekten im Fahrweg eines Autos reflektiert werden.
Sensorische Navigationstechnologien waren es auch vorgeschlagen um die Sicherheit von Personen mit eingeschränktem Sehvermögen zu verbessern. Am menschlichen Körper installierte Ultraschallsensoren würden ein geräuschbasiertes Feedback der Umgebung einer Person bieten. Dies würde es ihnen ermöglichen, sich freier zu bewegen, indem die Gefahr von Hindernissen beseitigt wird.
2. Baumaschinen
Spechte klopfen auf der harten Oberfläche von Bäumen, um nach Nahrung zu suchen, Nester zu bauen und einen Partner anzuziehen. Bauwerkzeuge wie hydraulische und pneumatische Handhämmer ahmen dies nach vibrierender Schnabel eines Spechts mit einer Frequenz, die ungefähr dem Hämmern eines Spechts entspricht (20 bis 25 Hertz).
Aber die Vibration dieser Elektrowerkzeuge kann die Hände von Bauarbeitern beschädigen. Dies kann in einigen Fällen dazu führen Vibration weißer Fingerein Zustand, bei dem die Betroffenen unter dauerhafter Taubheit und Schmerzen in Händen und Armen leiden.
Forschung untersucht nun, wie Spechte ihr Gehirn vor den Auswirkungen wiederholter Bohrungen schützen. Ein lernen fanden heraus, dass Spechte mehrere stoßdämpfende Anpassungen haben, die andere Vögel nicht haben.
Ihr Schädel ist zäh und hart, und ihre Zunge wickelt sich um die Rückseite des Schädels und verankert sich zwischen ihren Augen. Dies schützt das Gehirn eines Spechts, indem es die Auswirkungen des Hämmerns und seiner Vibrationen abschwächt.
Forschung wie diese leitet das Design von Stoßdämpfer und Vibrationskontrollgeräte zum Schutz der Benutzer solcher Geräte. Das gleiche Konzept hat auch Innovationen wie inspiriert geschichtete stoßdämpfende Strukturen für die Gebäudeplanung.
3. Gebäudeplanung
Jakobsmuscheln sind Weichtiere mit einer fächerförmigen, gewellten Außenschale. Die Zick-Zack-Form dieser Wellen stärkt die Struktur der Schale, sodass sie dem hohen Druck unter Wasser standhalten kann.
Derselbe Prozess wird verwendet, um die Festigkeit einer Kartonschachtel zu erhöhen, indem Wellpappenmaterial zwischen die beiden äußeren Kartonschichten geklebt wird. Die Einführung einer geriffelten Oberfläche erhöht die Festigkeit eines Materials erheblich, ebenso wie das Falten eines Blattes Papier in Zick-Zack-Form es ermöglicht, eine zusätzliche Last aufzunehmen.
Die kuppelförmige Struktur der Schale einer Jakobsmuschel ermöglicht es ihr auch, erheblichen Belastungen standzuhalten. Diese Struktur ist selbsttragend, da sie das Gewicht gleichmäßig über die gesamte Kuppelform verteilt und so die Belastung auf einen einzelnen Punkt reduziert. Dies verbessert die Stabilität der Struktur, ohne dass Stahlträger verstärkt werden müssen, und hat die inspiriert Gestaltung vieler Gebäudedarunter die St. Paul’s Cathedral in London.
4. Transportaerodynamik
Haie haben zwei Rückenflossen, die mehrere aerodynamische Vorteile bieten. Sie stabilisieren den Hai vor dem Rollen, während ihre Tragflächenform hinter ihnen einen Bereich geringer Turbulenzen schafft und so die Effizienz der Vorwärtsbewegung des Hais erhöht.
Haifischflossen wurden im motorisierten Transport repliziert. Zum Beispiel verwenden Rennwagen Flossen, um sowohl Turbulenzen beim Fahren mit hoher Geschwindigkeit zu reduzieren als auch Stabilität verbessern bei Kurvenfahrt.
Viele Straßenautos haben mittlerweile eine kleine „Haifischflosse“ auf dem Dach verbaut, die zur Integration ihrer dient Funkantenne. Dies reduziert den Luftwiderstand im Vergleich zur herkömmlichen Stabantenne.
Wir haben uns auch von der Natur inspirieren lassen, um die Effizienz des Flugzeugflugs zu steigern. Die Flügel einer Eule fungieren als Federungssystem; Indem sie die Position, Form und den Winkel ihrer Flügel ändern, sind sie dazu in der Lage reduzieren die Wirkung von Turbulenzen während des Fluges. Und Forschung in den Eulenflug könnte in Zukunft die Tür zu einem turbulenzfreien Flugverkehr öffnen.
5. Klettverschluss
Der Klettverschluss Befestigungsmechanismus von Klettverschluss wurde von der Fähigkeit der Kletten von Klettenpflanzen inspiriert, sich an menschlicher Kleidung zu befestigen.
Pflanzen nutzen Grate dazu Samenkapseln anbringen an vorbeiziehende Tiere und Menschen, um Samen über größere Flächen zu verteilen. Grate besitzen kleine Haken, die in die kleinen Schlaufen aus weichem Material eingreifen.
Klettverschluss repliziert dies, indem ein mit Haken ausgekleideter Streifen zusammen mit einem Stoffstreifen verwendet wird. Beim Zusammendrücken haften die Haken an den Schlaufen und befestigen sich aneinander.
Klettverschluss wird weltweit in einer Vielzahl von Produkten verwendet. Entsprechend NASAwurde es während der Apollo-Missionen von 1961 bis 1972 im Weltraum verwendet, um Geräte in der Schwerelosigkeit an Ort und Stelle zu fixieren.
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