از جعبه سیاه تا سوزن جراحی. حیواناتی که الهام بخش اختراعات مهم بودند

مردم سال ها از حیوانات الهام می گیرند و از گونه ها در همه چیز از مد گرفته تا معماری استفاده می کنند. در دنیای مهندسی به این موضوع «بیومیمیکری» می گویند. در واقع، ممکن است تعجب کنید که چقدر اختراعات از طراحی و رفتار حیوانات به دست آمده است. در اینجا تعدادی از جالب ترین نمونه ها آورده شده است.

پشه ها، سوزن های جراحی

به گزارش خراسان، دانشمندان از قابلیت نیش پشه ها برای کاهش درد ناشی از سوزن بر روی انسان استفاده می کنند. محققان و مهندسان دانشگاه کانسای ژاپن از دهان سوزنی مانند این پشه (که پروبوسیس نامیده می شود) نشانه هایی را برای طراحی یک سوزن سه شاخه با حداقل تهاجم دریافت کردند. سوزن نیز به آرامی در حدود 15 هرتز می لرزد، شبیه به گاز گرفتن واقعی، که تماس سوزن با پوست را کاهش می دهد و شدت درد را کاهش می دهد. آزمایشات ثابت کرده است که این سوزن کاملاً کار می کند.

لامپ های ال ای دی فایرفلای

کرم شب تاب کمک می کند تا لامپ های LED کارآمدتر شوند. این فانوس های حشرات دارای ریزساختارهای میکروسکوپی نامتقارن یا برآمدگی هایی هستند که نور ساطع می کنند. محققان ایالت پنسیلوانیا دریافتند که افزودن ریزساختارها، اغلب با برجستگی های متقارن، به سطح LED ها باعث می شود نور بیشتری از آن خارج شود. این فرآیند باعث کارایی بیشتر آنها شده و جذب نور را تا 90 درصد افزایش می دهد.

جعبه سیاه جمجمه دارکوب

آیا تا به حال فکر کرده اید که دارکوب ها چگونه می توانند تنه درختان را در طول روز لمس کنند؟ دلیلش این است که جمجمه ها دارای ضربه گیرهای داخلی هستند که دانشمندان از طراحی طبیعی جعبه سیاه هواپیما دزدیده اند! محققان دانشگاه کالیفرنیا در برکلی با استفاده از ویدئو و سی تی اسکن دارکوب ها دریافتند که جمجمه آنها با چهار ساختار طراحی شده است. این ساختارها شوک مکانیکی را جذب می‌کنند و یک ناحیه اسفنجی و پر از مایع مغزی نخاعی در منقار خود دارند که لرزش را کاهش می‌دهد. دانشمندان از این ویژگی برای ایجاد رکوردهای پرواز مقاوم در برابر ضربه استفاده کرده اند که به جعبه سیاه نیز معروف است.

چشم گکو، لنزهای تماسی و لنز دوربین

این مارمولک ها ممکن است کلید بهبود بینایی انسان باشند. آنها یکی از معدود حیواناتی هستند که می توانند رنگ ها را در شب ببینند و بینایی آنها 350 برابر انسان حساس تر است. دانشمندان دانشگاه لوند دریافتند که مارمولک ها دارای تراکم مخروطی بالاتری در شبکیه چشم خود هستند، به این معنی که می توانند طول موج های خاص تری از نور را تشخیص دهند. محققان امیدوارند که این امر بتواند به توسعه لنزهای تماسی چند کانونی و همچنین لنزهای دوربین در آینده منجر شود.

بال پروانه ای پول فن آوری ضد جعل

به لطف پروانه ها، پول جعلی ناپدید می شود! محققان دانشگاه سیمون فریزر بال های رنگین کمانی پروانه مورفو کاستاریکا را در پروژه ای به نام NOTES مورد مطالعه قرار دادند. آنها فناوری ای توسعه دادند که از ساختارهای تداخل نور در مقیاس نانو برای ایجاد مهر و موم ضد جعل استفاده می کند. شکستن آن سخت تر از هولوگرام است و می توان آن را نه تنها بر روی اسکناس، بلکه بر روی طیف گسترده ای از اشیاء دیگر نیز چاپ کرد.

انرژی باد باله نهنگ عنبر

اگرچه نهنگ‌های گوژپشت یکی از بزرگ‌ترین حیوانات جهان هستند، اما به لطف باله‌هایی که به خوبی طراحی شده‌اند، به سرعت حرکت می‌کنند. باله‌های نهنگ گوژپشت به دلیل وجود غده‌هایشان (برآمدگی‌های روی باله‌هایشان) که به بهبود آیرودینامیک کمک می‌کند، برای توربین‌های بادی مورد مطالعه و مدل‌سازی قرار گرفته‌اند. شرکتی به نام WhalePower دریافت که برجستگی ها باعث بهبود 8 درصدی در بلند کردن و کاهش 32 درصدی کشش می شوند و باله های صاف امکان افزایش 40 درصدی زاویه حمله را فراهم می کنند. آنها از این ویژگی برای طراحی توربین های بادی با راندمان افزایش یافته استفاده می کنند که همچنین می توانند ایمنی و عملکرد هواپیما، فن ها و غیره را بهبود بخشند.

ثبات فشار خون زرافه ها

زرافه ها جزو بلند قدترین حیوانات جهان هستند، به این معنی که خون آنها فضای زیادی برای گردش دارد. دانشمندان از بدن این حیوانات برای کمک به مردم برای درمان زخم های وریدی پا از طریق فشرده سازی استفاده کرده اند. اندازه قلب و پاهای زرافه دو برابر انسان است، اما آنها همچنین دارای عضلات ساق پا کوچکتر، بدون انگشتان متحرک و حداقل حرکت در مفاصل مچ پا هستند. از سوی دیگر، آنها دارای پوست بسیار سخت، فیبری و غیرکشسانی هستند که غلاف سختی را برای بهینه سازی بازگشت وریدی تشکیل می دهد. دانشمندان از این ویژگی برای ایجاد یک سیستم فشرده سازی برای افراد مبتلا به زخم های وریدی پا استفاده کردند.

مرغ مگس خوار فناوری هلیکوپتر

مرغ مگس خوار این توانایی را دارد که به سمت عقب پرواز کند و در جای خود شناور شود و شبیه یک هلیکوپتر به نظر برسد. محققان دانشگاه استنفورد و دانشگاه واگنینگن پس از ردیابی گشتاور بال 12 گونه مختلف مرغ مگس خوار مطالعه ای را منتشر کردند و دریافتند که نسبت طول بال این پرندگان به عرض باعث افزایش توانایی آنها در حفظ ارتفاع می شود. به طور خاص، پرندگان مگس خوار با نسبت ابعاد بزرگتر انرژی کمتری نسبت به سایرین مصرف می کردند. مهندسان امیدوارند از این اطلاعات در طراحی هلیکوپتر استفاده کنند.

کد ضد یخ در بانک خون

دانشمندان کشف کرده اند که Cod قطب شمال مکانیزمی تکاملی دارد که از یخ زدن در آب های یخی محل زندگی اش جلوگیری می کند. ماهی کاد از یخ زدگی جلوگیری می کند زیرا خون آنها حاوی پروتئین های ضد یخ واقعی (که به معنای واقعی کلمه گلیکوپروتئین ضد یخ نامیده می شود) است که خون را به جای یخ مایع نگه می دارد. این امر باعث شد تا محققان دانشگاه وارویک پلیمری جدید برای حفظ خون به نام پلی وینیل الکل بسازند که به عنوان ضدیخ عمل می کند و از یخ زدگی که می تواند سلول ها را از بین ببرد جلوگیری می کند.

لباس مرطوب سمور دریایی

در مطالعه‌ای که در مجله Physical Review Fluids منتشر شد، دانشمندان MIT از خز سمور برای یک چیز جدید تقلید کردند. آنها پوسته های خز مانند و لاستیکی ساخته اند که از همان مکانیسمی استفاده می کنند که سمورها برای گرم نگه داشتن استفاده می کنند. هنگامی که این حیوانات در آب هستند، هوا را بین پرهای خود حبس می کنند.

نیروی دریایی ایالات متحده پوست کوسه را ارسال می کند

به لطف پوست صاف و ابریشمی خود، کوسه ها در اقیانوس ها سر می زنند. این مشکلی است که باعث شده نیروی دریایی ایالات متحده به این پوسته ها به عنوان راهی برای جلوگیری از چسبیدن میکروارگانیسم ها به سطح کشتی های خود نگاه کند. پوست کوسه با فلس های کوچک V شکل به نام لثه های پوستی پوشیده شده است و این فلس ها به کوسه ها کمک می کند تا از چسبیدن میکروارگانیسم ها به آنها جلوگیری کنند. نیروی دریایی از آن زمان ماده ای به نام Sharklet را بر اساس این الگوی پوستی برای جلوگیری از رشد موجودات دریایی در بدنه کشتی ایجاد کرد. این فناوری عملکرد کشتی را بهینه می کند و هزینه سوخت را کاهش می دهد.

موریانه ها، سیستم های تهویه

آفریقا یکی از گرم ترین مکان های روی زمین است. با این حال، تپه های عظیم موریانه که در آب و هوای خشک آن وجود دارد، خنک می مانند. دانشمندان ایده های طراحی را از این موجودات کوچک می دزدند تا به تهویه ساختمان ها کمک کنند. آنها دریافتند که این تپه ها دارای یک دودکش مرکزی بزرگ و عایق است که توسط تکیه گاه هایی احاطه شده است که در طول روز گرم می شود و هوای گرم را به سمت بالا و خارج از دودکش حرکت می دهد و هوای سرد را به داخل نگه می دارد. مهندسان امیدوارند از این ایده در ساختمان ها و سیستم های تهویه استفاده کنند. یک شرکت مهندسی به نام آروپ با استفاده از این فناوری یک مرکز خرید در زیمبابوه ساخت و نسبت به تهویه مطبوع سنتی 10 درصد انرژی کمتری مصرف می کند.