Ne plac știrile despre biomimetism. Există ceva satisfăcător în a vedea cum lumea naturală ne spune cum să ne îmbunătățim tehnologia, mai degrabă decât invers, cum se presupune adesea. Anul 2011 pare să ne fi oferit o recoltă bogată de știri despre inovații în biomimetism, iar noi am selectat aici unii dintre cei mai interesanți roboți, materiale, structuri și strategii pentru a-i evidenția.
1. Material super-alunecos pentru sticle și țevi, imitat după frunzele plantelor carnivore
Biomimetismul este peste tot, dar să începem în lumea plantelor, unde recent, oamenii de știință au folosit frunzele alunecoase ale unei plante carnivore Nepenthes ca inspirație pentru un nou material care poate acoperi obiectele pentru a preveni lipirea conținutului de ele. Oamenii de știință cred că materialul ar putea fi util pentru orice, de la suprafețe auto-curățabile (minimizând utilizarea detergenților) până la acoperirea interiorului sticlelor de condimente, astfel încât fiecare ultimă picătură de sos să se scurgă (minimizând risipa alimentară). Ar putea fi, de asemenea, utilizat în interiorul țevilor, deoarece respinge atât apa, cât și materialele uleioase, ceea ce ar putea ajuta la reducerea blocajelor și chiar a fisurilor cauzate de gheață.
2. Plantă cu peri în formă de tel inspiră o nouă acoperire impermeabilă
O buruiană comună din căile navigabile a ajutat la crearea unei acoperiri impermeabile pentru țesături. Salvinia molesta este o plantă enervantă pentru mulți, dar nu și pentru oamenii de știință de la Universitatea de Stat din Ohio. Această buruiană are peri în formă de tel care captează aerul și mențin planta plutind la suprafața apei. Forma perilor îi permite să capteze ușor aerul în mici buzunare, iar vârful perilor este lipicios, astfel încât se poate prinde de apă. Perii creează astfel o combinație de flotabilitate și aderență care mențin planta plutind, dar stabilă pe suprafața apei. Inginerii au recreat această caracteristică neobișnuită folosind plastic, iar testele materialului au avut succes. Oamenii de știință cred că ar putea însemna un material ideal pentru lucruri precum bărci și alte vehicule acvatice.
3. Pavilion din lemn cu formă liberă imită structural forma ariciului de mare
Simplul arici de mare are multe de oferit pentru biomimetism când vine vorba de arhitectură. Kimberly scrie despre această structură superbă: „Creată printr-un efort comun în cercetarea biologică între Institutul de Design Computațional (ICD) și Institutul de Structuri și Proiectare Structurală a Clădirilor (ITKE) al Universității din Stuttgart, așa-numita cupolă „bionică” este construită din foi de placaj cu o grosime de 6,5 milimetri. Modelată pe principiile biologice ale scheletului placat al unui arici de mare, ideea a fost să se studieze și apoi să se emuleze această formă biologică folosind design avansat bazat pe computer și simulări. În special, designerii s-au concentrat pe dolarul de nisip, o subspecie de arici de mare (Echinoidea).” Designul devine un adăpost superb pentru evenimente și activități în aer liber.
4. Picioarele gândacului de bucătărie inspiră acțiunea de prindere a mâinii robotice
Dintre numeroasele caracteristici ale unui gândac de bucătărie care îi inspiră pe cercetători, modul în care se deplasează este probabil cel mai intrigant. Gândacii sunt rapizi, agili și au o mișcare asemănătoare unui arc în picioarele lor. Această mișcare este cea care i-a inspirat pe cercetătorii care lucrează la o nouă mână robotică. Folosind cercetări anterioare care imitau modul în care aleargă un gândac, o echipă de oameni de știință a extins acea cercetare la o mână care poate prinde o varietate de obiecte și ar putea într-o zi să poată prinde chiar și obiecte precum cheile. Ar putea duce chiar la noi mâini pentru persoanele amputate, la fel de dexterioase ca mâna lor originală.
5. Robot asemănător unui tanc urcă pe pereți cu picioare inspirate de geco
Gecoanii au fost mult timp o sursă de inspirație pentru cei interesați de biomimetism, în primul rând datorită picioarelor lor aparent lipicioase. Picioarele de geco sunt minuni ale evoluției, capabile să mențină tracțiunea chiar și pe sticlă. De aceea, cercetătorii de la Universitatea Simon Fraser au fost cu toții entuziasmați de gecoani atunci când încercau să găsească o modalitate de a construi un robot asemănător unui tanc care să poată urca pe cele mai alunecoase suprafețe. Acest nou tanc cu sete artificiale în formă de pălărie de ciupercă (excrescențele asemănătoare părului de pe picioarele gecoanilor care îi ajută să se lipească de suprafețe) pare destul de eficient. Forma de pălărie de ciupercă permite setelor de pe șenile să se desprindă sub un anumit unghi, astfel încât nu este necesară o forță suplimentară pentru a le desprinde de pe o suprafață. Acest lucru permite tancului să se rostogolească înainte cu ușurință, fără a cădea de pe suprafață. Iată-l în acțiune.
6. Musca parazită ajută la revoluționarea tehnologiei antenelor
Este amuzant cum chiar și cele mai mici și aparent neinteresante sau dăunătoare insecte își pot împrumuta secretele evolutive științei. Ormia ochracea este o mică muscă parazită cunoscută pentru simțul său incredibil al auzului direcțional. Femela se bazează pe acest simț pentru a găsi greieri nefericiți care devin gazde pentru ouăle sale. Dar antena ei minusculă este atât de puternică încât nu ne-am apropiat de a o imita, cel puțin nu încă. Studiind această mică insectă, oamenii de știință lucrează la designuri îmbunătățite pentru antene care pot imita auzul direcțional de care este capabilă această muscă. Dacă putem crea ceva la fel de puternic ca abilitățile naturale ale acestei insecte, va fi o adevărată descoperire pentru o lățime de bandă wireless mai mare, o recepție mai bună a telefonului mobil, sisteme radar și de imagistică și multe altele.
7. Crearea celor mai puternici mușchi artificiali din lume cu biomimetism
Oamenii de știință de la Institutul NanoTech al Universității din Texas, Dallas, vin cu o modalitate de a utiliza nanotuburile de carbon ca material pentru mușchi modelați după structuri naturale precum trompa unui elefant sau tentaculul unei caracatițe. Prototipurile rezultate sunt la fel de puternice ca oțelul, dar super ușoare. Aceste nanotuburi puternice ar putea fi folosite într-o zi în îmbrăcăminte pentru persoanele în vârstă, care ar putea ajuta mușchii mai slabi să își îndeplinească sarcinile.
8. Robotul păianjen te va găsi după un dezastru
Păianjenii au o abilitate de a se strecura în tot felul de crăpături și fisuri. Nu știi niciodată unde se vor putea strecura, și tocmai de aceea cercetătorii au bazat un robot de salvare pe forma și mișcarea unui păianjen. Creat de cercetători de la Institutul Frauenhofer din Germania, robotul asemănător unui păianjen prezintă o nouă modalitate de mișcare care seamănă îndeaproape cu modul în care se mișcă păianjenii reali. Are burdufuri hidraulice care îi mișcă picioarele, iar patru sau mai multe picioare sunt pe sol simultan pentru a-l menține stabil. Robotul poate fi folosit pentru a pătrunde în medii prea periculoase sau dificile pentru oameni, inclusiv locuri de accidente și alte zone de urgență.
9. Drona inspirată de sămânța de arțar a DARPA își ia zborul
Acum, asta este pur și simplu minunat. Inspirându-se din modul în care frunzele de arțar reușesc să plutească pe distanțe lungi folosind o formă neobișnuită pentru a se roti prin aer, DARPA proiectează o dronă care folosește aceeași mișcare de rotație pentru a zbura, inclusiv o capacitate de a decola vertical. Secretul seminței de arțar este că aripile sale (una sau două) o ajută să se rotească în aer pe măsură ce cade, oferind brizei șansa de a o ridica și de a o duce departe de copac. Acest tip de acțiune de rotație este ceea ce urmărea DARPA pentru o nouă dronă care ar putea fi folosită pentru colectarea de informații militare. Sau, dacă PlanetaNoastra ar prelua proiectul, pentru colectarea de date privind defrișările, monitorizarea speciilor pe cale de dispariție, verificarea nivelurilor de poluare și așa mai departe.
10. Pescarușul robotic atrage un stol real de pescăruși
Unii roboți imită o anumită trăsătură a unei plante sau a unui animal, în timp ce alții imită întreaga entitate. Acest robot pescăruș a făcut exact asta și cu rezultate alarmant de realiste. Robotul este atât de realist, încât a atras chiar și alți pescăruși. Robotul folosește aripi similare care bat pe un corp ușor. Zburând peste mulțime, nu este greu de imaginat cum alți pescăruși ar putea crede că există ceva ce merită inspectat.
11. Robotul inteligent, dar înfiorător, care se cațără în copaci, imită omida-măsură
Roboții cățărători au fost populari anul acesta, iar acest concept inteligent nu face excepție de la regula designurilor inteligente. Folosind mișcarea unei omizi-măsură, Treebot chiar arată ca o omidă-măsură pe măsură ce își găsește o nouă prindere pe suprafața unui copac. Cercetătorii speră că Treebot ar putea fi un instrument util pentru oamenii care ar putea avea nevoie să escaladeze copaci pentru sarcini periculoase. Folosește senzori tactili care pot detecta forma unui copac pentru a permite robotului să își ajusteze prinderea pe suprafață și să își croiască drum pe trunchiuri de copaci și peste crengi. Este cu adevărat incredibil.
12. Roboții asemănători muștelor Venus mănâncă insecte și le pot folosi pentru energie
Cercetătorii au descoperit cum să creeze un robot care acționează ca o muscă Venus, închizându-se brusc atunci când o insectă aterizează pe el. Acest lucru se poate face fie cu senzori, fie cu greutatea insectei. Acest robot asemănător unei plante carnivore ar putea fi combinat cu tehnologia folosită de Ecobot pentru a digera insecte și a extrage energie din ele, pentru a fi un bot auto-sustenabil care mănâncă insecte. Înfiorător.
13. Robotul omidă se rostogolește cu viteza fulgerului
Apropo de lucruri asemănătoare cu viermii, acest robot este imitat după o omidă care reacționează cu viteza fulgerului la un atacator, încolăcindu-se și rostogolindu-se. Este atât de rapid, încât s-ar putea să te sperie puțin. Numit GoQBot, robotul din silicon este echipat cu actuatoare fabricate din bobine din aliaj cu memorie de formă care îi permit să se încolăcească și să se miște în doar 250 de milisecunde și să se rostogolească cu o viteză de 300 de rotații pe minut. Este uimitor de rapid. Ar putea fi folosit ca un robot care poate, potrivit creatorilor, „să se deplaseze pe roți într-un câmp de resturi și să se strecoare în pericol pentru noi.” În orice caz, ar putea speria pe cineva dacă s-ar rostogoli brusc pe lângă el.
14. Prima „frunză artificială” practică alimentează celulele de combustibil pentru casele rurale
Revenim la umila frunză pentru că, la urma urmei, întreaga industrie solară se bazează pe imitarea fotosintezei cât mai fidel posibil. Anul acesta, oamenii de știință au făcut progrese mari în imitarea frunzei. „Frunza artificială” ar fi folosită pentru a genera energie pentru casele fără rețea din zonele în curs de dezvoltare, iar speranța este că o astfel de „frunză” ar putea furniza suficientă energie pentru o întreagă gospodărie. Celula solară avansată are aproximativ dimensiunea unei cărți de joc de poker și imită fotosinteza. Acest lucru este diferit de celulele solare cu care suntem obișnuiți, care convertesc lumina soarelui direct în energie. În schimb, acest proces utilizează și apa, la fel cum funcționează frunzele tipice. Fabricată din siliciu, electronică și catalizatori, celula solară este plasată în aproximativ 3,79 litri de apă, în lumina puternică a soarelui, unde poate începe să descompună apa în hidrogen și oxigen și să stocheze gazele într-o celulă de combustibil. Noua frunză folosește materiale mai ieftine – și anume nichel și cobalt – care ar putea fi extinse în producție.
