طبیعت طی میلیون ها سال راه حل هایی را برای انطباق با مجموعه ای از چالش ها ایجاد کرده است و با پیچیدهتر شدن چالشهای پیش روی بشر، ما شاهد الهام گرفتن از طبیعت و حیوانات هستیم.
به گزارش تکناک، در نظر گرفتن فرآیندهای بیولوژیکی و به کار بردن آنها در مسائل فنی و طراحی، الهام زیستی نامیده می شود و توانایی ما برای کپی برداری از طبیعت را پیچیده تر می کند.
در این مقاله پنج مثال قابل توجه برای الهام زیستی وجود دارد که در آن طبیعت، نوآوری انسان را هدایت کرده است و در برخی موارد، می تواند به پیشرفت های هیجان انگیزتری منجر شود.
- ناوبری
با استفاده از پژواک، حیواناتی مثل خفاش ها می توانند در تاریکی کامل پرواز کنند. آنها امواج صوتی و فراصوتی را ساطع می کنند، سپس با استفاده از زمان و بزرگی بازتاب این امواج نقشه های سه بعدی فضایی ایجاد می کنند و بر محیط اطراف خود نظارت می کنند.
حسگرهایی که در بسیاری از خودروهای مدرن موانع را هنگام دنده عقب شناسایی میکنند، از ناوبری خفاش الهام گرفته شدهاند. جهت و فاصله یک مانع با انتشار امواج فراصوتی که از اجسام در مسیر خودرو منعکس می شود محاسبه می شود.
فنآوریهای ناوبری حسی نیز برای بهبود ایمنی افرادی با دید محدود پیشنهاد شدهاند. سنسورهای فرا صوت نصب شده بر روی بدن انسان، بازخوردی مبتنی بر صدا از محیط اطراف فرد ارائه می دهند. این به آنها اجازه می دهد تا با از بین بردن تهدید موانع، آزادانه تر حرکت کنند.
- تجهیزات ساختمانی
دارکوب ها برای جست و جوی غذا، ساختن لانه و جذب جفت، روی سطح سخت درختان می کوبند. ابزارهای ساختمانی، مانند چکشهای هیدرولیک و پنوماتیک دستی، با استفاده از فرکانس تقریباً معادل ضربان دارکوب (20 تا 25 هرتز) ارتعاش یک دارکوب را تقلید میکنند.
اما لرزش این ابزارهای برقی می تواند به دستان کارگران ساختمانی آسیب برساند. این امر در برخی موارد میتواند باعث ایجاد بیماری لرزش انگشت سفید شود، وضعیتی که در آن بیماران بیحسی و درد دائمی در دستها و بازوها را تجربه میکنند.
اکنون تحقیقات در حال بررسی این موضوع است که چگونه دارکوب ها از مغز خود در برابر ضربه حفاری های مکرر محافظت می کنند. یک مطالعه نشان داد که دارکوب ها چندین سازگاری جذب کننده ضربه دارند که سایر پرندگان آن را ندارند.
جمجمه آنها سخت و سخت است و زبان آنها در پشت جمجمه پیچیده می شود و بین چشمانشان لنگر می اندازد. این کار باعث نرم شدت ضربه چکشی و ارتعاشات آن می شود و از مغز دارکوب محافظت می کند.
تحقیقاتی مانند این، طراحی کمک فنرها و دستگاه های کنترل لرزش را برای محافظت از کاربران در مقابل چنین تجهیزاتی هدایت می کند. همین مفهوم همچنین الهامبخش نوآوریهایی مانند سازههای ضربهگیر لایهای برای طراحی ساختمان است.
- طراحی ساختمان
اسکالوپ ها نرم تنانی هستند که دارای پوسته بیرونی راه راه و بادبزنی هستند. شکل زیگزاگ این موجها ساختار پوسته را تقویت میکند و آن را قادر میسازد در برابر فشار زیاد زیر آب مقاومت کند.
از همین فرآیند برای افزایش استحکام یک جعبه مقوایی استفاده میشود و کاغذ های چین دار بین دو لایه مقوایی خارجی چسبانده میشود. وجود یک سطح چین دار به طور قابل توجهی استحکام مواد را افزایش می دهد، به همان روشی که تا کردن یک تکه کاغذ به شکل زیگزاگ به آن اجازه می دهد بار اضافی را تحمل کند.
ساختار گنبدی شکل که به شکل پوسته گوش ماهی هستند نیز آن را قادر می سازد تا بارهای قابل توجهی را تحمل کند. این سازه خود نگهدار است زیرا وزن را به طور مساوی در کل شکل گنبد توزیع می کند و بار روی یک نقطه را کاهش می دهد. این امر پایداری سازه را بدون نیاز به تیرهای فولادی تقویتکننده بهبود میبخشد و الهامبخش طراحی بسیاری از ساختمانها از جمله کلیسای جامع سنت پل در لندن است.
- آیرودینامیک حمل و نقل
کوسه ها دو باله پشتی دارند که چندین مزیت آیرودینامیکی دارد. آنها کوسه ها را در مقابل غلتیدن محافظت می کنند. شکل ایرودینامیک آنها ناحیه ای با تلاطم کم در پشت ایجاد می کند بنابراین کارایی حرکت رو به جلو کوسه را افزایش می دهد.
باله های کوسه در حمل و نقل موتوری تکرار شده اند. به عنوان مثال، اتومبیلهای مسابقهای از بالهها برای کاهش تلاطم هنگام حرکت با سرعت بالا و بهبود پایداری در هنگام پیچها استفاده میکنند.
در حال حاضر بسیاری از خودروهای جاده ای یک باله کوسه کوچک روی سقف خود نصب کرده اند که برای یکپارچه سازی آنتن رادیویی آنها استفاده می شود. این باعث کاهش درگ در مقایسه با آنتن قطبی سنتی می شود.
همچنین برای افزایش کارایی پرواز هواپیما از طبیعت الهام گرفته ایم. بال های جغد به عنوان سیستم تعلیق عمل می کنند. آنها با تغییر موقعیت، شکل و زاویه بال های خود می توانند اثر تلاطم در حین پرواز را کاهش دهند. تحقیق در مورد پرواز جغد ممکن است دری را برای سفرهای هوایی بدون تلاطم در آینده باز کند.
- نوار چسب نر و ماده
مکانیسم نر و ماده چسباندن نوار چسب از توانایی پرزهای گیاهان بیدمشک برای چسباندن به لباس انسان الهام گرفته شده است.
گیاهان از پرز برای چسباندن غلاف بذر به حیوانات (animal : kingdom of multicellular eukaryotic organisms) و افراد در حال عبور استفاده می کنند تا بذرها را در مناطق وسیع تری پراکنده کنند. پرزها دارای قلاب های کوچکی هستند که با حلقه های کوچک در مواد نرم به هم متصل می شوند.
چسب نر و ماده با استفاده از نواری که با پرز های زبر همراه با نوار پارچه ای پوشانده شده است، این کار را تکرار می کند. وقتی به هم فشرده می شوند، الیاف نرم و پرزهای زبر به هم متصل می شوند و به یکدیگر می چسبند.
چسب نر و ماده در طیف گسترده ای از محصولات در سراسر جهان استفاده می شود. به گفته ناسا، در طول ماموریت های آپولو از سال 1961 تا 1972 در فضا برای تثبیت تجهیزات در محل در گرانش صفر استفاده شد.
