Человеческая цивилизация добилась невероятных результатов: небоскрёбы, полёты в космос, погружения на большую глубину, Дом-2 и Вечерний Ургант, опять же. Но как бы ни был умён человек, ему всегда есть чему поучиться у матери-природы. Животные и растения иногда обладают невероятными способностями. Сегодня всё больше набирает обороты биомиметика — инновационный процесс адаптации методов и стратегий живых организмов для производства товаров и услуг. Сегодня мы расскажем о десяти случаях, когда человек позаимствовал технологии природы и адаптировал их для себя.
Кожа акулы и полёты
Акулы не беспричинно стали главными героями самых ужасающих историй, ведь они самые совершенные хищники, которые только существуют в природе. Кожный покров помогает акуле развивать максимальную скорость, он состоит из крошечных «зубов», они так и называются кожные зубики, именно они разбивают поток воды и минимизируют торможение.
Трое учёных из немецкой исследовательской организации разработали специальную краску после того, как исследовали кожный покров акулы. При нанесении особым способом эта краска приобретает похожую структуру и уменьшает торможение. Разработчики уверены, что если эта краска будет на всех самолётах всех авиакомпаний, то будет возможно сэкономить примерно 4,5 миллиона тонн горючего в год.
Косяки рыб и ветряные фермы
Вы когда-нибудь видели как синхронно плывёт косяк рыб, маневрируя в пространстве как единое целое? Завораживающее зрелище, не правда ли? По одной из теорий в косяке рыбам легче избегать столкновения с другими жителями подводного мира. На самом деле рыбы собираются в косяки с целью экономии энергии.
Группа учёных разработала вертикальный ветрогенератор с похожим принципом работы. Если установить несколько генераторов вместе, то они будут тратить меньше энергии, используя потоки воздуха, нагнетаемые соседними устройствами. Результат работы таких генераторов лучше, чем у ветряных мельниц. Ведущие университеты подтвердили эффективность разработки.
Кит-горбач и лопасти двигателя
Нам есть чему поучиться у природы в вопросе использования силы ветра, достаточно посмотреть на кита-горбача. И кит, и ветряной двигатель экономят энергию за счёт снижения трения поверхности. На плавниках кита есть наросты, они разрезают воду и уменьшают трение. Благодаря им животное может передвигаться с минимальными энергетическими затратами, а это особенно важно, когда животное ищет еду.
Вполне логичным было перенести эту идею на лопасти двигателя, что и сделали исследователи одного американского университета. Испытания показали, что это небольшое дополнение позволило забирать воздух в двигатель даже при слабом ветре.
Гекконы и суперклей
Спорим, вы всегда завидовали, что геккон может ходить по стенам? В 2002 году секрет этого зверька был раскрыт: на его лапках миллионы крошечных волосков, которые создают электростатическую силу, она-то и удерживает геккона на вертикальных поверхностях. Эта невероятная способность вдохновила учёных на создание суперклея с похожим принципом действия, он может удерживать предметы до 317 кг на абсолютно ровной стене. Можно приклеить к стене, например, диван, а почему нет?
Летучие мыши и трость для слепых
Летучие мыши известны своей способностью ориентироваться в пространстве ночью благодаря эхолокации. Они издают звуки и по их эху могут определять расстояние до предметов. Команда исследователей из одного индийского института взяла эту идею на заметку и модернизировала трости для слепых людей. Небольшой девайс прикрепляется к обычной трости, он издаёт звуки по аналогии с летучей мышью, и когда звук возвращается, приборчик вибрирует, чтобы предупредить своего хозяина о возможном столкновении с объектом.
Конечно такую трость уже изобретали ранее, но индийским разработчикам удалось минимизировать её стоимость и сделать доступной для всех нуждающихся.
Жуки и сбор воды из атмосферы
Несмотря на технологический прогресс, в наше время проблема сбора пресной воды по-прежнему актуальна, ведь во многих странах её катастрофически не хватает. Ни один живой организм не может без жидкости, а есть и те, кто буквально делают воду из воздуха. Жуки Stenocara gracilipes обитают в пустыне Намиб, а это одно из самых жарких мест на Земле, и технология получения жидкости из воздуха необходима им, чтобы выжить. Когда ветер приносит туман с океана, капельки воды собираются вокруг бугорков на спине жука и через крошечные каналы попадают в рот насекомого.
Исследователи много раз пытались воссоздать этот механизм и в 2001 году наконец-то получилось. Учёные из британского Министерства Обороны создали тенты и черепицу, которые могут собирать воду в засушливых регионах. Этот же жук вдохновил группу новоиспечённых специалистов в области биологии, органической химии и машиностроении создать самопополняемую бутылку для воды в 2012 году.
Морские губки и солнечные батареи
На первый взгляд может показаться, что в морской губке нет ничего необычного и она негодна ни на что, кроме роли вашей мочалки. Оказывается, простейшие беспозвоночные не так уж примитивны, они могут собирать кремний из морской воды и использовать его как строительный материал губчатого тельца. Именно эта технология может быть использована для производства более дешёвых и экологичных солнечных батарей.
Обычно производители солнечных батарей наносят химический состав на неподвижную поверхность, чтобы создать тонкий кристаллический слой, который работает по принципу полупроводника и генерирует электрический поток, когда на него попадают солнечные лучи. Такой процесс требует больших энергозатрат и потому стоит дорого.
Учёный из калифорнийского университета попробовал сымитировать механизм морской губки, которая производит кремний и ей для этого не нужны высокие температуры и низкое давление. Губка вырабатывает фермент силикатеин, он помогает преобразовывать кремниевую кислоту, содержащуюся в морской воде, в кремниевые шипы. Если вместо морской воды использовать жидкий нитрат цинка и аммиак вместо силикатеина, то можно использовать механизм морской губки в работе солнечной батареи. Этот процесс ещё нуждается в доработке, но есть надежда, что большее количество людей смогут использовать солнечную энергию.
Древесные осы и космические дрели
У инструментов для работы в открытом космосе масса недостатков: громоздкость, низкая скорость работы и большая энергозатратность. Космическая дрель не исключение. Плюс она не может вращаться также, как дрель, которую используют на Земле, иначе она улетит в открытый космос.
При разработке космической дрели, учёные присмотрелись к механизму работы древесной осы, также известной как рогохвост. У женских особей этих насекомых есть яйцеклады, они похожи на трубки в задней части тела. Самка находит подходящее дерево и откладывает яйца, как бы просверливая древесину яйцекладом, при этом насекомое остаётся невредимым.
В 2006 году группа учёных одного из университетов Великобритании представили модель космической дрели, в основе которой лежит технология древесной осы. Мощности такой дрели достаточно, чтобы просверлить камень. Самым сложным было внедрить использование новой дрели и убедить космических инженеров в эффективности её работы.
Бабочки и антибликовые экраны
Бабочки вдохновляют не только художников, но и инженеров, именно благодаря им был разработан антибликовый экран. В 2015 году немецкие исследователи сделали невероятное открытие: наноскопические структуры неправильной формы на поверхности крыла поглощают бо́льшую часть отражённого света. Именно этот принцип очень подошёл бы для антибликовых стёкол, но технология ещё в процессе разработки.
Термиты и принципы экостроительства
Вы когда-нибудь видели термитный холм? Говорят, что это настоящее чудо. Жуки строят его из земли и живут в нём гигантскими колониями. Но термитные холмы знамениты вовсе не впечатляющими размерами, а системами регуляции температуры и вентиляции. Стоит отметить, что термитные холмы ориентированы на стороны света, что позволяет удерживать самую высокую температуру у основания холма утром и вечером и избежать перегрева в полдень. Термиты постоянно открывают и закрывают окошки внутри холма, чтобы вентилировать проходы. Невероятно, правда?
Инженеры не могли упустить такую технологию и адаптировали её для использования человеком. Самый большой торговый и бизнес-центр в Зимбабве был построен по принципу термитного холма. В здании нет центрального отопления и систем охлаждения, но есть система регулирования температуры, состоящая из вентиляторов и окон, и она успешно функционирует круглый год. Здание построил местный архитектор Мик Пирс, он же спроектировал аналогичные здания в австралийском Мельбурне.
Да, технологии природы действительно совершенны, нам есть чему поучиться у братьев наших меньших. Кто знает, какие ещё открытия ждут нас в будущем, будем следить за развитием событий.
