Biomimicry How Nature Inspired Today's Technology
Technologie en natuur worden van oudsher gezien als uiteenlopende krachten - technologie is vaak een middel geweest om objecten of energieën te creëren die niet van nature in onze omgeving voorkomen. Nieuwe benaderingen van product- en technologie-ontwikkeling zoals biomimicry en generatief ontwerp zijn begonnen om die trend om te keren.
Generatief ontwerp is het proces waarbij het raamwerk van een idee wordt overgenomen en vertaald in een reeks regels, die vervolgens worden geïnterpreteerd door een krachtige computer. Door duizenden variaties te simuleren met behulp van high-power computing, dit proces bootst het natuurlijke proces van evolutie na.
Jeff Kowalski, Chief Technology Officer bij Autodesk, beschrijft het generatieve ontwerpproces, “Machineleeralgoritmen in computers kunnen nu patronen herkennen die inherent zijn aan miljoenen 3D-modellen en taxonomieën genereren zonder richting of tussenkomst van mensen.” Biomimicry is “een benadering van innovatie die zoekt duurzame oplossingen voor menselijke uitdagingen door het nabootsen van de beproefde patronen en strategieën van de natuur.”
Hieronder onderzoeken we tien epische voorbeelden van op de natuur geïnspireerde technologie die deze concepten van biomimicry en / of generatief ontwerp gebruiken.
1. Geneesmiddelen en vaccins - Zee-egels
Australische onderzoekers hebben de manier herhaald waarop zee-egels een harde buitenschaal om zich heen bouwen ter bescherming om de eiwitten van geneesmiddelen en vaccins te beschermen tegen veranderingen in de omgevingstemperatuur.
Dit chemische proces van het maken van een beschermende laag is met name handig voor toepassingen zoals medicijnen die worden gedistribueerd naar landen met slechte systemen voor transport of koeling.
2. Nationaal Aquatisch Centrum, Beijing - Bellenstructuur
Het iconische zwem- en duikcentrum van de Olympische Zomerspelen 2008 in China heeft een unieke buitenkant met honderden geëxtrudeerde bubbels in een schijnbaar willekeurig patroon.
Dit patroon van bubbels is echter helemaal niet willekeurig, maar is in plaats daarvan gebaseerd op de exacte geometrie die wordt gevonden in natuurlijke systemen zoals cellen, moleculaire structuren en kristallen. Het repliceren van de bestaande patronen van de natuur leidt tot de meest effectieve onderverdeling van de driedimensionale afstand.
3. Singapore Esplanade Theaters - De Durian
De Esplanade Theaters in Singapore liggen bijna op de evenaar in een zeer heet klimaat en hebben een echt uniek dakontwerp met glazen dak dat is geïnspireerd op het lokale Durian-fruit..
Een systeem van honderden driehoekige aluminium panelen is onder een hoek geplaatst op basis van de richting van de zon en beschermt het complex tegen hitte en direct zonlicht terwijl het interieur nog steeds met natuurlijk licht binnenstroomt.
4. Watermixers - Calla Lillies
De centripetale spiralen van de calla lelie dienden als inspiratie voor de industriële water-mengtechnologie ontwikkeld door Pax Scientific. Het natuurlijke ontwerp van de lelie is ideaal voor zijn vermogen om de waterstroom te ondersteunen.
De bijbehorende mixertechnologie biedt de mogelijkheid om “om 10 miljoen gallons te laten circuleren met dezelfde energie voetafdruk als drie 100-watt gloeilampen.”
5. Turbines - Walvin
De vinnen van Bultrugwalvissen hebben hobbelige, onregelmatig ogende randen die bekend staan als knobbeltjes. Van tubercels is bewezen dat ze een veel grotere vloeistofdynamica mogelijk maken dan vinnen met gladde randen.
Geïnspireerd door de onregelmatig gevormde vinnen van deze gigantische walvissen hebben bedrijven zoals WhalePower en anderen zich ontwikkeld “tuberkel” bladen voor gebruik in ventilatoren en turbines werken met veel grotere efficiëntie dan traditionele bladen.
6. Zwempakken - Shark Skin
De huid van een haai bestaat uit duizenden en duizenden overlappende schalen die bekend staan als “dermale denticles”. Deze denticles verstoren de vorming van turbulente wervelingen van water en laten de haai efficiënter en sneller door het water bewegen.
Tijdens de Olympische Spelen in 2008 droegen Michael Phelps en andere zwemmers beroemde kleding met een stof die was ontworpen om de huid van een haai na te bootsen en vervolgens vele bestaande wereldrecords overschaduwde. Hoewel dergelijke pakken nu verboden zijn in zwemwedstrijden, wordt het idee om de denticles van een haai na te bootsen vandaag op scheepsrompen gebruikt om de efficiëntie te verbeteren.
7. Bio-batterijen - het menselijk lichaam
Het menselijk lichaam creëert energie door de chemische reactie die bekend staat als metabolisme. Wanneer een persoon koolhydraten of suikers consumeert, breken de enzymen in het lichaam de glucose af en geven energie af. Wetenschappers werken nu aan het maken van batterijen die op organische stoffen zoals suiker lopen om energie te genereren: een bio-batterij.
Onderzoekers van verschillende universiteiten, maar ook van bedrijven zoals Sony, hebben het grootste deel van het afgelopen decennium gewerkt aan een commercieel levensvatbare bio-batterij. In 2007 ontwikkelde Sony met succes een prototype van een bio-batterij die gebruik maakte van enzymen om voldoende energie te produceren (50mW) om een Walkman van stroom te voorzien.
8. Synthetisch materiaal - GM Spider Silk
De zijde gemaakt door spinnen om hun web te weven is een van nature voorkomend supermateriaal. Omdat spinnen territoriaal en kannibaal van karakter zijn, “oogst” spindraad is nooit commercieel levensvatbaar geweest en zelfs eenmaal verkregen, zijn de afzonderlijke draden van spindraad zo fijn dat er hele nieuwe spinsystemen moeten worden gemaakt om de draden samen te voegen.
Een op Emeryville, Californië gebaseerde startup genaamd Bolt Threads heeft echter de uitdaging opgelost met behulp van genetisch gemanipuleerde micro-organismen. Als de technologie levensvatbaar blijkt te zijn, zouden mogelijke gebruikscasussen kunnen omvatten “kogelvrije vesten, biologisch afbreekbare waterflessen en flexibele ophangingskabels.”
9. Waterdichte materialen - Butterfly Wings
In 2013 ontwikkelde een team van MIT-technici wat is beschreven als het meest waterafstotende materiaal ooit gemaakt. Hun ontwerp heeft een materiaal met kleine siliconen richels die de patronen nabootsen die te vinden zijn op de vleugels van de Morpho-vlinder.
Het materiaal is zo effectief dat het bij lage temperaturen sneller tegen het oppervlak stuiterde dan het kon bevriezen, wat duidt op mogelijke toepassingen van de technologie op vliegtuigvleugels en turbines naast waterbestendige kleding.
10. Plakband - gekko's
De voeten van een gekko zijn uitzonderlijk kleverig vanwege hun “groepen lange, dunne spatelvormige structuren genaamd setae dat vergroot het oppervlak en versterkt zwakke elektrische attracties tussen de tenen en een oppervlak.”
Een groep onderzoekers aan de Stanford University onlangs ontwikkelde een kunstmatig kleefmateriaal op basis van deze concepten die een afgestudeerde student met succes een glazen wand hebben laten schalen twee handgrote pads gebruiken gemaakt van het materiaal. Afgezien van klimwanden zoals Spiderman heeft de technologie potentiële toepassingen in de maakindustrie die dat wel zouden zijn vervang bestaande systemen die zuigkracht of chemische kleefstoffen gebruiken.
Opmerking van de uitgever: Dit bericht is geschreven voor Hongkiat.com door Andrew Armstrong. Andrew is een technologie-enthousiast en digitale marketingadviseur gevestigd in de San Francisco Bay Area. Hij woont in San Mateo, Californië met zijn vrouw en jonge zoon. Je kunt hem bereiken op Twitter.
Nu lezen: 15 voorbeelden van hoe technologie mode vernieuwt
