Biomimetismul se referă la o practică care se uită la natură și la sistemele naturale pentru inspirație și utilizează strategii inspirate de natură pentru a îmbunătăți designul. Prin adaptare și evoluție, natura petrece milioane de ani perfecționând soluții la probleme, ajungând la inovații uluitoare.
Ineficiența nu durează mult în natură, iar inginerii și designerii umani se uită adesea acolo pentru soluții la problemele moderne. Prin imitarea tiparelor și designurilor testate în timp ale naturii, biomimetismul ne ajută să creăm soluții mai eficiente și sustenabile.
De la costume de baie inspirate de pielea rechinilor la turbine avansate din punct de vedere științific, iată opt exemple remarcabile de biomimetism.
Pielea de rechin = costum de baie
Costumele de baie inspirate de pielea de rechin au primit multă atenție din partea mass-media în timpul Jocurilor Olimpice de vară din 2008, când Michael Phelps era în lumina reflectoarelor.
Văzută la microscop electronic, pielea de rechin este alcătuită din nenumărate solzi suprapuse, numite denticule dermice (sau „dinți mici de piele”). Denticulele au șanțuri care le parcurg lungimea, aliniate cu fluxul apei. Aceste șanțuri perturbă formarea vârtejurilor, sau a turbulențelor de apă mai lentă, făcând apa să treacă mai repede. Forma aspră descurajează, de asemenea, creșterea paraziților, cum ar fi algele și balanusurile.
Oamenii de știință au reușit să reproducă denticulele dermice în costume de baie (care sunt acum interzise în competițiile majore) și pe fundul bărcilor. Când navele de marfă pot economisi măcar un singur procent în eficiență, ele ard mai puțin combustibil și nu necesită substanțe chimice de curățare pentru coca lor. Oamenii de știință aplică această tehnică pentru a crea suprafețe în spitale care rezistă la creșterea bacteriilor – bacteriile nu se pot agăța de suprafața aspră.
reproducă denticulele dermice în costume de baie
Castorul = Neopren
Castorii au un strat gros de grăsime care îi ține de cald în timp ce se scufundă și înoată în mediile lor acvatice. Dar au și altă „carte ascunsă” pentru a rămâne călduroși. Blana lor este atât de densă încât captează buzunare de aer cald între straturi, menținându-i pe acești mamifere acvatice nu numai calzi, ci și uscați.
Inginerii de la Institutul de Tehnologie din Massachusetts (MIT) au crezut că surferii ar aprecia aceeași capacitate și au creat blănuri cauciucate, asemănătoare blănii, despre care spun că ar putea crea „materiale bio-inspirate”, cum ar fi costumele de neopren.
„Suntem deosebit de interesați de costumele de neopren pentru surfing, unde sportivul se mișcă frecvent între mediile aeriene și acvatice”, spune Anette (Peko) Hosoi, profesor de inginerie mecanică și șef asociat al departamentului de la MIT. „Putem controla lungimea, distanța și aranjarea firelor de păr, ceea ce ne permite să proiectăm texturi pentru a se potrivi anumitor viteze de scufundare și pentru a maximiza zona uscată a costumului de neopren.”
Cuibul de termite = clădire de birouri
Cuibul de termite arată altfel, dar sunt locuri surprinzător de confortabile pentru a locui. În timp ce temperatura exterioară oscilează puternic pe tot parcursul zilei, de la minime de aproximativ -1°C la maxime de peste 38°C, interiorul unui cuib de termite se menține constant la o temperatură confortabilă (pentru o termită) de 31°C.
Mick Pearce, arhitectul Centrului Eastgate din Harare, Zimbabwe, a studiat coșurile de răcire și tunelurile cuiburilor de termite. Și-a aplicat lecțiile la Centrul Eastgate de 31.000 m², care utilizează cu 90% mai puțină energie pentru încălzire și răcire decât clădirile tradiționale. Clădirea are coșuri mari care trag aerul rece noaptea pentru a reduce temperatura plăcilor de podea, la fel ca în cuiburile de termite. În timpul zilei, aceste plăci rețin răcoarea, reducând considerabil nevoia de aer condiționat suplimentar.
Scaiul = Velcro
Velcro este un exemplu cunoscut de biomimetism. S-ar putea să fi purtat încălțăminte cu barete Velcro când erai tânăr și cu siguranță te poți aștepta să porți același tip de încălțăminte la bătrânețe.
Velcro a fost inventat de inginerul elvețian George de Mestral în 1941, după ce a îndepărtat scai de pe câinele său și a decis să examineze mai atent modul în care funcționează. Micile cârlige de la capătul acelor de scai l-au inspirat să creeze Velcro-ul omniprezent. Gândește-te: Fără acest material, lumea nu ar cunoaște săriturile cu Velcro – un sport în care oamenii îmbrăcați în costume complete de Velcro încearcă să își arunce corpul cât mai sus pe un perete.
Balena = turbină
Balenele înoată în ocean de mult timp, iar evoluția le-a transformat într-o formă de viață super-eficientă. Pot să se scufunde la sute de metri sub suprafață și să rămână acolo ore întregi. Își mențin dimensiunea enormă hrănindu-se cu animale mai mici decât ochiul poate vedea și își alimentează mișcarea cu aripioare și coadă ultra-eficiente.
Oamenii de știință de la Universitatea Duke, Universitatea West Chester și Academia Navală a SUA au descoperit că denivelările de pe marginea din față a aripioarei unei balene îi cresc considerabil eficiența, reducând rezistența cu 32% și crescând portanța cu 8%. Companiile aplică ideea la palele turbinelor eoliene, ventilatoare de răcire, aripi de avion și elice.
Păsările = Avione
Păsările au reușit să mărească distanța pe care o pot zbura cu peste 70% prin utilizarea formației în V. Oamenii de știință au descoperit că atunci când un stol adoptă formația în V familiară, o pasăre își bate din aripi pentru a crea o mică creștere de aer care ridică pasărea din spate. Pe măsură ce fiecare pasăre trece, își adaugă propria energie la bătaie, ajutând toate păsările să-și mențină zborul. Prin rotația ordinii lor prin grup, împrăștie efortul.
Un grup de cercetători de la Universitatea Stanford crede că liniile aeriene de pasageri ar putea realiza economii de combustibil adoptând aceeași tactică. Echipa, condusă de profesorul Ilan Kroo, își imaginează scenarii în care avioanele de pe aeroporturile de pe coasta de vest se întâlnesc și zboară în formație pe ruta spre destinațiile lor de pe coasta de est. Zburând în formație de V, cu avioanele alternând la conducere, așa cum fac păsările, Kroo și cercetătorii săi cred că aeronavele ar putea utiliza cu 15% mai puțin combustibil comparativ cu zborul individual.
Lotusul = vopsea
Floarea de lotus este cam ca pielea de rechin a uscatului. Suprafața micro-aspră a florii respinge în mod natural particulele de praf și murdărie, menținându-și petalele strălucitoare. Dacă ați văzut vreodată o frunză de lotus la microscop, ați văzut o mare de protuberanțe minuscule asemănătoare cuielelor care pot respinge particulele de praf. Când apa se rostogolește peste o frunză de lotus, aceasta adună orice de pe suprafață, lăsând în urmă o frunză curată.
O companie germană, Ispo, a petrecut patru ani cercetând acest fenomen și a dezvoltat o vopsea cu proprietăți similare. Suprafața micro-aspră a vopselei respinge praful și murdăria, reducând nevoia de a spăla exteriorul unei case.
Gândacul = Colectarea apei
Gândacul Stenocara este un maestru al colectării apei. Micul gândac negru trăiește într-un mediu deșertic aspru și uscat și poate supraviețui datorită designului unic al carapacei sale. Spatele lui Stenocara este acoperit cu denivelări mici și netede care servesc drept puncte de colectare pentru apa condensată sau ceață. Întreaga carapace este acoperită cu o ceară lucioasă, asemănătoare teflonului, și este canalizată astfel încât apa condensată din ceața de dimineață este canalizată în gura gândacului. Este genial în simplitatea sa.
Cercetătorii de la MIT au reușit să dezvolte un concept inspirat de carapacea lui Stenocara și descris pentru prima dată de Andrew Parker de la Universitatea Oxford. Au creat un material care colectează apa din aer mai eficient decât designurile existente. Aproximativ 22 de țări din lume folosesc plase pentru a colecta apă din aer, astfel încât o astfel de creștere a eficienței ar putea avea un impact semnificativ.
