Delen:
10 ongelooflijke uitvindingen geinspireerd door planten en dieren
Sinds ons begin hebben we ons verwonderd over de innovaties van de natuur. Duizenden jaren geleden kopieerden onze voorouders de manier waarop roofdieren dachten, stalkten en jaagden. Zelfs nu, met al onze technologie, heeft de natuur haar aantrekkingskracht niet verloren. Talloze uitvindingen zijn geïnspireerd op technieken die zijn waargenomen in het planten- en dierenrijk.
Uitgelicht beeldtegoed: festo.com10 Materiaal om water te oogsten
Namib Desert Beetle
Regen heeft het zand van de Afrikaanse Namib-woestijn niet gezegend. Het land is gloeiend, maar een barmhartige dekking van lichte mist rolt elke ochtend over de zandduinen. Het is het perfecte huis voor de Namib Desert kever.
Wanneer waterdruppels uit de mist zich verzamelen op de schaal van de kever, waterafstotende ribbels kanaal de druppels naar zijn hoofd. De schaal is bezaaid met kleine, hydrofiele noppen. Naarmate het vocht zich opstapelt, worden de druppels groter totdat ze in de richting van de mond van de kever glijden, waardoor de dorst effectief wordt getemperd.
Ingenieurs van het Massachusetts Institute of Technology hebben deze vaardigheid geleend om een materiaal te maken dat water uit de lucht kan oogsten. Gemaakt van glas en plastic en bezaaid met dezelfde kleine richels, de sponsachtige substantie is goedkoop en kan eenvoudig worden gebouwd door hydrofiele dots te printen op vellen van hydrofobe materialen.
Als een campingtent dit oppervlak nagebootst, zou het elke ochtend een dag water kunnen oogsten. Bovendien suggereert de hoge warmtetolerantie van het insect infraroodreflectoren op de schaal, die kunnen helpen in velden die hittebestendige apparatuur zoals een raketontwerp nodig hebben.
9 Living Microrobots
Lamprei
Het zou zeker een stuk eenvoudiger zijn als artsen in uw lichaam zouden kunnen komen en precies de oorzaak van pijn of ziekte zouden kunnen vaststellen. Beeldvormende technologie is vaak korrelig met een lage resolutie, terwijl MRI-machines omvangrijk en duur zijn.
Met de uitvinding van robots die klein genoeg zijn om in je bloedbaan te zwemmen, wordt medicijn een stuk eenvoudiger. Cyberplasm is een robot die in zekere zin "leeft".
Geladen met sensoren uit werkelijke zoogdiercellen, reageert het op chemicaliën en licht op dezelfde manier als een levend organisme. Compleet met oog- en neussensoren, bevat de miniatuurrobot een kunstmatig, door glucose aangedreven zenuwstelsel dat stimuli registreert, die op dezelfde manier worden omgezet in elektrische signalen als een daadwerkelijk brein functioneert.
Cyberplasma is gemodelleerd naar de lamprei, een soort parasitaire vis met een lange, tubelike vorm. Dit dier bezit een eenvoudig zenuwstelsel dat gemakkelijk na te bootsen is en in een robotlichaam kan worden ingebouwd. Na verloop van tijd kan de lamprey-robot in je lichaam kruipen om te zoeken naar tumoren, bloedstolsels of chemicaliën.
8 Robotarm
Olifant
Samengesteld uit meer dan 40.000 spieren, zijn olifantenstammen zo wendbaar als menselijke handen, in staat om appels uit een tak te halen of een hele boom uit de grond te scheuren. Hun veelzijdige ontwerp heeft ook een robotarm geïnspireerd. Het Duitse bedrijf Festo heeft de Bionic Handling Assistant ontwikkeld, een aanhangsel dat kan worden gebruikt om handlingtechnologie voor samenwerking tussen mens en machine te veranderen.
Met vier metalen klauwen leert de robot, net als een menselijke baby, met vallen en opstaan. Door voortdurend naar objecten te grijpen en deze vast te pakken, bepaalt het welke spieren moeten bewegen. De robot kan wijzigingen in zijn positie onthouden door aanpassingen in druk in de buizen die de kunstmatige spieren voeden.
Dit constructiemateriaal is gemaakt van polyamide en is sterk genoeg om zware gewichten op te tillen, maar wendbaar genoeg om delicate procedures uit te voeren, zoals het oppakken van een ei. De kofferbak blijkt een voordeel te zijn voor fabrieken, laboratoria en ziekenhuizen, waar het extra behandeling biedt voor mensgerichte projecten.
7 bullet treinen
Kingfisher en uil
Wanneer zij een tunnel verlaten, creëren de extreem snelle kogelbanen van Japan een oorverdovende "tunnelboom" vanwege de vorm van de neus van de trein. Door de lucht met hoge snelheden te duwen, produceert het een muur van wind die een racket creëert en brandstof verspilt door de trein te vertragen.
De oplossing? Neem wat advies van de vogels.
IJsvogels hebben een gestroomlijnde snavel die vissen praktischer maakt. Dankzij de puntige vorm van zijn neus kan de vogel zonder een plons in stromen duiken. De snavel vermindert de impact door het water langs de snavel te laten stromen in plaats van ervoor te worden geduwd.
Eiji Nakatsu, een ingenieur en vogelaar, veranderde de ronde neus van de kogelentrein om het ontwerp van de rekening van een ijsvogel na te bootsen. Nu kan de trein met 300 kilometer per uur (185 mph) rijden met verminderd energieverbruik en luchtweerstand.
Bovendien, dankzij de ongrijpbare uil, werd het donderachtige geluid ook getemperd. De neus was aangepast aan het ontwerp van de veren van de uil, die stil genoeg zijn om zelfs de meest vreemde muizen te ontwijken.
6 Squishy Robots
Octopus
Wie zei dat robots hard en metaalachtig moeten zijn? Een team van onderzoekers uit Italië ontdekte de voordelen van een squishy lichaam van een octopus. Met de mogelijkheden om te zwemmen, objecten vast te houden en te kruipen, gebruikt de octopusrobot veel minder rekenkracht om te functioneren.
In plaats van op wiskundig voorspelbare manieren te bewegen, zoals harde machines, krimpen octopusrobots, klapperen en krullen. Ze hebben geen stijve ledematen en vaste gewrichten, wat een voordeel is.
Andere robots gemodelleerd naar solide skeletten vereisen een zorgvuldige programmering en ander werk om te voorkomen dat ze in objecten vallen. Ze hebben ook de neiging om grillig, zelfs gevaarlijk te worden rond mensen en nieuw terrein.
Zachte robots zijn veel veiliger.Ze kunnen zichzelf in nieuwe vormen veranderen en zich goed aanpassen aan hun omgeving. Met dergelijke formulieren is het mogelijk om gevangen mensen te redden, met ons te communiceren en te functioneren zonder eerdere programmering.
5 Cyborg bloemen
Roos
Wist je dat rozen elektriciteit kunnen geleiden?
Magnus Berggren en zijn team van onderzoekers in Zweden waren in staat om deze kracht te creëren door miniaturen door de systemen van de plant te rijgen. Na het onderdompelen van de rozen in een organische polymeeroplossing, werd de rozenbast afgepeld om te laten zien hoe de kleine polymeer "draden" door de stelen slingerden. Ze bleken later elektronisch geleidend te zijn.
Deze methode maakte het voor de onderzoekers mogelijk om de fysiologie van de rozen te regelen, zoals het niet laten bloeien van de bloemen voor een aankomende vorst of het helpen voorkomen van droogte. Deze wijzigingen gaan niet in op de vruchten of zaden.
Hoewel permanente veranderingen een negatief effect kunnen hebben op een ecosysteem, kan deze uitvinding eenvoudig worden in- of uitgeschakeld.
4 kiemafweer-katheters
haaien
Door de slankheid en duurzaamheid is haaienhuid nuttig voor allerlei dingen - van zwemkleding tot schoenen. Wat we echter niet verwachtten, waren katheters.
Ziektekiemen zijn een zorg in elk ziekenhuis. Met zoveel mensen die in- en uitstappen, is het geen geheim dat oppervlakken gemakkelijk kunnen worden bedekt met ziektekiemen, waardoor de ziekte van de ene patiënt naar de andere wordt verspreid.
Ingenieur Tony Brennan ontdekte dat niets schoner is dan haaienhuid. Het oppervlak is bezaaid met kleine tapijten met tandachtige schubben die voorkomen dat slijm, algen en zeepokken op de lichamen van de haaien terecht komen. Gelukkig stopt sharkskin ook ziekteverwekkende bacteriën zoals E coli.
Sharklet is een bedrijf dat van dit concept profiteert. Tot nu toe werkt het. Hun volgende stap is het uitvinden van katheters gemaakt van haaienhuid, die een algemene bron van infecties kunnen helpen voorkomen.
3 Vaccin, DNA en stamcelbehoud
Resurrection Plants, Tardigrades en meer
Door extreme winterslaap te gebruiken, worden opstandingsplanten, een soort woestijnmos die bij hevige temperaturen opdroogt, "dood" en lijken al jaren, zelfs tientallen jaren dood. Maar zodra de regen terugkeert, worden de planten gemakkelijk weer weelderig en groen.
Tardigraden, microscopische waterberen, zijn ook een van de zwaarste dieren op aarde. Ze zijn de buitenruimte in geslingerd, blootgesteld aan extreme temperaturen zoals het absolute nulpunt en 150 graden Celsius (300 ° F), en gedwongen om straling te verdragen en jaren zonder water te gaan.
Als reactie daarop verschrompelt het water. Dan worden ze wakker, gerehydrateerd, wanneer hun omgeving weer gunstig is. Pekelgarnalen, nematoden en bakkersgist zijn slechts enkele andere die soortgelijke winterslaaptechnieken gebruiken.
Tijdens deze proeven vervangen de organismen alleen al het water in hun lichaam met suiker. Terwijl de suiker in glas hardt, komen de organismen in een toestand van uitgestelde animatie. Hoewel deze methode zeker mensen kan doden, is het nog steeds goed nieuws voor ons: Vaccins, DNA en stamcellen kunnen nu voor een langere periode worden bewaard.
Elk jaar sterven twee miljoen kinderen aan ziekten die gemakkelijk te voorkomen zijn. Vaccins vergaan snel in warme klimaten, maar dit suikerconserveermiddel hardt uit tot microscopisch kleine korrels in de vaccins, waardoor hun houdbaarheid jaren wordt.
2 Robot die op water springt
Water Strider
Vijver-skimmer insecten kunnen op het water lopen dankzij de "huid" die elke vloeistoflaag bedekt. Bekend als oppervlaktespanning, plakken de moleculen samen in een kracht die bekend staat als cohesie.
Er is een lichtgewicht robot gebouwd die op water springt in plaats van loopt. Deze robot is zacht en weegt slechts 68 milligram. Hoewel ingenieurs al bots hebben ontworpen die op water kunnen lopen, is deze uniek omdat hij op het wateroppervlak kan springen zonder erin te zakken.
Onderzoekers waren in staat om dit te doen door het observeren van water striders. Deze insecten versnellen hun benen geleidelijk en laten het water niet los totdat het tijd is om te springen. Ze oefenen de juiste hoeveelheid kracht uit, waardoor de oppervlaktespanning ongebroken en geheel blijft.
Met deze tactiek leent de robot geleidelijk genoeg kracht om te lanceren, maar overschrijdt hij niet de limiet van de "huid" van het water. Deze actie bootst de beweging van het been van een vlo en kan tot een indrukwekkende 14 centimeter (6 in) springen. Deze miniatuurbot kan van pas komen bij bewakings- en reddingsoperaties.
1 Betere röntgenvisie
Kreeft
Röntgenstralen zijn moeilijk om mee te werken en daarom zijn de röntgentoestellen op luchthavens zo omvangrijk. Wetenschappers kopiëren nu echter een techniek die wordt gebruikt door kreeftenogen om een beter röntgenzicht te verkrijgen.
In plaats van breking of het verbuigen van licht door een lens, zien kreeften reflectie. Hun ogen zijn bedekt met vierkanten, vergelijkbaar met platte spiegels, die licht reflecteren onder nauwkeurige hoeken om foto's vanuit elke richting te vormen.
Dit ontwerp is nuttig voor astronomen, die hunkeren naar telescopen die röntgenstralen kunnen focussen vanuit bepaalde gebieden in de ruimte. Terwijl een gewone spiegel alleen röntgenstraling doorlaat, worden de vormen van de ogen van de kreeft gebruikt om reeksen kleine, vierkante, holle buizen gemaakt van loodglas te maken. Gebogen in oogachtige bollen, reflecteert het materiaal röntgenstralen en is verpakt in telescopen.
Deze schaaldieren hebben ook andere uitvindingen geïnspireerd, zoals microchips en het Lobster Eye X-ray Imaging Device, een "zaklamp" die door stalen wanden van 8 centimeter (3 in) dik kan kijken.
Wanneer het apparaat een reeks low-power röntgenstralen door een muur zendt, stuiteren een paar terug van de objecten aan de andere kant. Deze signalen worden door de buizen gesluisd en creëren afbeeldingen, net als de ogen van de kreeften. Deze uitvinding kan van belang zijn bij het lokaliseren van gestolen of illegale goederen.