Ефект лотоса Біоніка - скопійований з натури BR Знання
Це класика в біоніці: ефект лотоса. Від відкриття до практичного використання пройшли десятиліття. Людина може лише милуватися досконалістю природи - або вчитися на ній.
Ботанік і біонічний вчений Вільгельм Бартлотт з Бонна зробив важливе відкриття в 1970-х роках: листя квітки лотоса, яка є рідною для Далекого Сходу, завжди чисті. Вони мають якість очищення. За десятиліття роботи цей так званий ефект лотоса був ретельно вивчений. Зараз він запатентований і застосовується на практиці.
Біоніка: чиста завдяки самоочищуваній поверхні
Лист лотоса розкриває свою таємницю лише під електронним мікроскопом: крихітні кристали воску сидять на поверхні листа, що надає листу шорстку структуру. Незліченні мікроскопічні ручки означають, що частинки бруду та краплі води мають лише декілька точок дотику з листом і тому не можуть прилипати. Краплі води сферично відкочуються, забираючи із собою частинки пилу та пилу.
Ефект лотоса в повсякденному житті
Завдяки ефекту лотоса: медова ложка, яка не буде липнути меду ...
Дослідникам вдалося відтворити цю шорстку мікроструктуру на штучних поверхнях. На сьогоднішній день ефект лотоса має багато областей застосування: є фасадна фарба, яка дозволяє воді та бруду просто відкочуватися від стін будинку, та силіконовий віск, яким можна розпорошувати різні матеріали, наприклад, тенти, черепицю або датчики для давальницьких систем. Ефект лотоса особливо підходить для поверхонь, які постійно піддаються впливу вітру та негоди.
Ефект лотоса в майбутньому
Вчені знаходяться в процесі розкриття подальших сфер застосування ефекту лотоса. Наприклад, можливі самоочисні автомобільні фарби та склопакети. Це позбавило б їх чищення. Але ця візіонерська ідея ще не стала реальністю, що також пов’язано з тим, що поверхні ефекту лотоса автоматично стають матовими. Невдалий аргумент в автомобільній промисловості.
Самоочищається поверхня завдяки ефекту лотоса: для вікон, фасадів або автомобілів
Також проводяться дослідження герметизації літальних апаратів з поверхнею ефекту лотоса. Тоді краплі води та кристали льоду вже не могли прилипати до крил та фюзеляжу. Набридливе зледеніння взимку було б усунене. Але поверхня з покриттям ще недостатньо стійка для високих швидкостей. Поверхнева структура буде негайно знищена.
Природа як вчитель
Антирефлексне крило метелика
Біоніка - природа стає технологією: крила метеликів служать зразком для розвитку мобільних телефонів.
Крила метелика дають ідеї антирефлексного покриття на дисплеях стільникових телефонів, екранах ноутбуків та окулярах: Вчені з Інституту технологій Карлсруе виявили, що крила скляного крила метелика (також: «лісовий дух», лат. Greta oto) майже не відображають світло і тому в основному прозорі. За це відповідають неправильні наноструктури на крилах. Залежно від кута огляду, від крила метелика відбивається від двох до п’яти відсотків світла. Для склопакета це вісім-сто відсотків. Інститут хоче розробити перші додатки на основі тваринного зразка.
Літаючі медузи
Біоніка - скопійована з натури: для вчених плавальні рухи медуз є зразком літака.
Вчені Нью-Йоркського університету розробили літак, що імітує плавальні рухи медуз. Він має чотири розташовані по колу крила, які відкриваються і закриваються. Як результат, конструкція вагою всього 2,1 грама піднімається і пливе по повітрю. Орнітоптер - літак, що генерує рушійну силу, рухаючи крила, - управляється без технології управління та стабілізації поверхнями вітрил. Новий пристрій складається з трьох кілець, виготовлених із вуглецевих волокон, невеликого двигуна та восьмисантиметрових крил, покритих прозорою поліефірною плівкою.
Натхненний канюком
Модель для літальних апаратів і така частина біоніки: рух польоту хижих птахів, як тут канюк
Біоністи знайшли метод енергозбереження літаків, спостерігаючи за хижими птахами. Канюки та стерв'ятники в польоті розкладають перо на кінчиках крил. Це запобігає повітряним вихорам, які уповільнюють їх, і допомагає птахам ковзати по повітрю, не витрачаючи багато енергії. Якщо крильця зігнуті вгору, цей принцип може бути переданий літакам і допомагає економити паливо.
Самовилікування в ліанах
Ліанас: Вчені з біоніки хочуть використовувати свій механізм самовідновлення для будівельних матеріалів
Будівництво з пінопласту має одну перевагу: конструкції надзвичайно легкі. Але також надзвичайно вразливі. Ось чому вчені шукають самовідновлювальні матеріали в природі - і знайшли їх у рослинному світі. Ліани дуже швидко ростуть. Якщо на стеблах з’являються тріщини, вони заживають протягом декількох днів. Клітини з основної тканини набрякають у сльозу і закривають рану. Незабаром такі матеріали, як мембрани, покриті пінопластом, також повинні мати можливість самостійно відновлюватися, а потім використовуватись як будівельні матеріали.
Досконалість під водою
Модель для біоніки: обтічний ослиний пінгвін
Дослідники намагаються побудувати ідеальну обтічну форму. Результат: Прототип футуристичного підводного човна, який повинен бути використаний для дослідницьких цілей на великих глибинах. Хрещеним батьком був пінгвін. Він швидко та елегантно рухається по воді - справжній майстер плавця з ідеальною обтічною формою. Виробники транспортних засобів над і під водою можуть лише мріяти про такий низький опір потоку.
Павук показує вам, як
Біоніка надихає на нові дослідження: павутина оси-павука
Шатровий дах Олімпійського стадіону в Мюнхені: архітектурний шедевр та технічний шедевр. Покрівля площею 74 800 квадратних метрів утворена взаємопов'язаними сталевими тросами. Порівняння з дуже подібною конструкцією в природі очевидно: павутина. Тонкі пластинки поперечних і поздовжніх ниток розтягують сітку, яка витримує величезні стискаючі та розтягуючі сили. Шовк-павук дуже легкий і в той же час надзвичайно стійкий і еластичний. Властивості, які надихають біоніку на нові дослідження.
Мистецтво маскування
Варто скопіювати для біоніки: камуфляж леопарда, тут добре прихованого на дереві.
Випробуваний засіб камуфляжу, який використовується військовими у всьому світі: невеликі кольорові плями призводять до розчинення контурів тіла. Її важко побачити на тлі подібного кольору. Природа показує фокус. Мистецтво робити себе невидимим широко поширене в царстві тварин. Фокус: візерунки з невеликою площею оптично розчиняють обриси тіла. Наприклад, леопард маскується плямистим хутром, що дозволяє йому поєднуватися з фоном.
Хамелеон як зразок для наслідування роботів
Найменший у світі хамелеон з Мадагаскару: Біоніка копіює свої навички скелелазіння для тунельних роботів.
Вчені з Єнського університету розробляють штучний альпініст, робота для тунелів, стволів та труб, який працює за принципами своїх тваринних моделей, хамелеонів та щурів. Ось чому вони проаналізували та зафіксували рухи двох тварин за допомогою унікальної у світі рентгенівської відеосистеми, камера якої передає до 1000 зображень в секунду. Рептилія дотримується іншого принципу скелелазіння, ніж щури, які лазять з кігтями. Робот повинен копіювати різну біологію скелелазіння, щоб безпечно пересуватися, як хамелеон, і швидко, як щур, у вузьких тунелях підведення або кабельних каналах.
Вбудовані амортизатори
Також частина біоніки та модель для сучасних стоматологічних технологій: перламутр, виготовлений з черепашок та равликів
Шкаралупи захищають себе перламутровою оболонкою, яка настільки стійка, що біонічні вчені роблять усе, що в їх силах, щоб їх відтворити. Секрет криється в мікроструктурі перламутру: вапняні структури гарантують, що оболонка не поступається. Поміж ними є система «амортизаторів», виготовлених з хітину та білка, яка гарантує, що оболонка не руйнується. Атомно-силовий мікроскоп виявляє, що перламутр побудований в дуже впорядковані шари, що забезпечують додаткову стійкість. Перламутровий матеріал у нерозбивних імплантатах може революціонувати зуботехнічні технології за кілька років.