Berjuta-juta tahun evolusi telah membentuk dunia di sekeliling kita dan mencipta banyak perkara yang luar biasa. Biomimikri ialah apabila kita memerhati sesuatu sifat dalam alam semula jadi dan menyalinnya atau sebahagian daripadanya untuk teknologi dan reka bentuk manusia. Terdapat banyak contoh biomimikri yang sangat baik dalam tindakan.
Biomimikri melibatkan banyak sektor aktiviti manusia. Bermula dari perubatan kepada penyelidikan, industri, ekonomi, seni bina, perancangan bandar, pertanian, dan pengurusan. Senarai ini tidak lengkap kerana bio-mimikri, di atas segalanya, adalah persoalan tentang cara kami mendekati bidang kepakaran ini. Oleh itu, ia mungkin terpakai lebih kurang secara langsung kepada semua sektor.
Konsep biomimikri adalah berdasarkan idea utama: alam semula jadi sentiasa beroperasi berdasarkan prinsip ekonomi dan kecekapan sambil tidak menghasilkan pembaziran. Ingat Lavoir berkata "tiada apa yang hilang, tiada apa yang dicipta, semuanya berubah"? Itulah ideanya. Tidak kira bidang aplikasinya, falsafah biomimetik adalah sebahagian daripada strategi global pembangunan yang bertanggungjawab dan mampan yang bertujuan untuk mengimbangi cara sumber planet digunakan.
Apa itu Biomimikri?
Biomimikri, (seperti namanya, adalah tiruan benda hidup) bertujuan untuk mengambil inspirasi daripada pemilihan semula jadi dan penyelesaian yang diterima pakai oleh alam semula jadi dan menterjemahkan prinsip kepada kejuruteraan manusia. Ia adalah kaedah untuk mencipta penyelesaian kepada cabaran manusia dengan meniru reka bentuk dan idea yang terdapat dalam alam semula jadi. Ia digunakan di mana-mana: dalam bangunan, kenderaan, dan juga bahan.
Biomimikri sebagai pendekatan ialah perjalanan yang indah ke dalam perkara yang boleh kita pelajari daripada alam semula jadi, dan dalam proses itu, kita mengukuhkan hubungan dan hubungan kita dengan dunia semula jadi. Ini adalah elemen penting untuk mewujudkan dunia yang lebih mampan, lebih sihat dan saksama untuk semua manusia dan semua spesies. Oleh itu, kami fikir adalah menyeronokkan untuk mengumpulkan beberapa contoh yang paling penting.
10 Contoh Hebat Biomimikri untuk Kanak-kanak dan Ulama
Biomimikri, seperti yang dinyatakan, melihat kepada alam semula jadi dan sistem semula jadi untuk mendapatkan inspirasi, menggunakan strategi yang diilhamkan oleh alam semula jadi untuk menambah baik reka bentuk. Melalui penyesuaian dan evolusi, watak itu menghabiskan berjuta-juta tahun mencari jalan keluar dari masalah, berakhir dengan beberapa inovasi yang membingungkan. Ketidakcekapan tidak bertahan begitu sahaja, dan jurutera dan pereka manusia sering mencari penyelesaian kepada masalah moden.
Berikut ialah beberapa contoh biomimikri yang hebat dalam sains, kejuruteraan dan inovasi yang dipengaruhi oleh reka bentuk yang diilhamkan oleh alam semula jadi untuk kanak-kanak dan cendekiawan.
- Meniru kulit jerung untuk Pakaian Renang
- Kereta api peluru yang diilhamkan oleh burung Kingfisher (Seperti yang ada di Disney)
- Turbin angin dimodelkan mengikut ikan paus bungkuk
- Kumbang dan botol air isi sendiri
- Yang menyerap syok macam burung belatuk
- Penyamaran Cephalopod
- Sistem pengudaraan yang diilhamkan oleh anai-anai
- Jet Inspirasi Burung
- Burr dan Velcro
- Sayap rama-rama dan tenaga suria
1. Baju Renang meniru kulit jerung
Jerung adalah salah satu pemangsa terbesar di laut. Walaupun jerung terkenal dengan deria bau yang akut dan gigi yang tumbuh semula dengan cepat, penyelidikan baharu mungkin menunjukkan kulit spesies itu sebagai aset niche yang paling evolusioner.
Kulit jerung diliputi dengan sisik bertindih yang tidak terkira banyaknya yang dikenali sebagai "dentikel kulit." Apabila bergerak, dentikel kulit ini mewujudkan zon tekanan rendah. Pusaran terdepan ini pada asasnya "menarik" jerung ke hadapan dan juga membantu mengurangkan seretan. Tidak perlu dikatakan, terdapat banyak aplikasi untuk reka bentuk sedemikian.
Para saintis telah meniru dentikel dermal dalam pakaian renang (yang kini diharamkan dalam pertandingan utama) dan bahagian bawah bot. Pakaian renang yang diinspirasikan oleh kulit ikan yu menerima banyak perhatian media semasa Sukan Olimpik Musim Panas 2008 apabila tumpuan tertumpu kepada Michael Phelps.
Speedo terkenal memasukkan kulit jerung biomimetik ke dalam barisan pakaian renang untuk Sukan Olimpik 2008. Menurut Smithsonian, 98 peratus daripada pingat pada Sukan Olimpik 2008 dimenangi oleh perenang yang memakai pakaian renang kulit jerung. Sejak itu, teknologi telah diharamkan daripada pertandingan Olimpik.
Begitu juga, walaupun banyak spesies akuatik diketahui menjadi hos kepada spesies marin lain pada badan mereka (seperti teritip), jerung kekal agak "bersih," boleh dikatakan begitu. Dentikel dermal mikroskopik ini juga membantu jerung menangkis mikroorganisma seperti alga dan teritip. Tentera Laut Amerika Syarikat sejak itu telah membangunkan bahan, yang dikenali sebagai Sharklet, berdasarkan corak kulit ini untuk membantu menghalang pertumbuhan marin pada kapal.
2. Kereta Api Peluru yang diilhamkan oleh burung Kingfisher (Seperti yang ada di Disney)
Burung Kingfisher mempunyai paruh khusus yang membolehkan mereka menyelam ke dalam air untuk memburu sambil membuat percikan minimum. Menggunakan hidung baharu ini, kereta api siri 500 generasi akan datang adalah 10 peratus lebih pantas, menggunakan 15 peratus kurang elektrik dan, yang paling penting, tiada lagi "ledakan".
Apabila jurutera Jepun mengambil tugas yang sukar untuk menaik taraf kereta api peluru berkelajuan tinggi mereka, reka bentuk mereka mendapat satu halangan yang malang. Masalahnya bukan membawa kereta api ini ke kelajuan yang diingini, tetapi lebih banyak bunyi bising yang dihasilkan oleh anjakan udara di hadapan kereta api. Apabila kereta api memasuki terowong, kenderaan sering membuat gelombang kejutan yang kuat yang dikenali sebagai "ledakan terowong."
Kuasa gelombang kejutan malah menyebabkan kerosakan struktur kepada beberapa terowong. Untuk meminimumkan ledakan ini, jurutera Jepun meniru paruh burung Kingfisher yang menyebabkan percikan minimum apabila ia memasuki perairan. Mencipta bentuk hidung baharu ini, kereta api itu 10 peratus lebih pantas, menggunakan 15 peratus kurang elektrik, dan, yang paling penting, tiada lagi "ledakan".
Proses inovatif jenis ini dipanggil fotosintesis buatan, di mana daun bionik mencipta bahan api hidrogen daripada cahaya matahari. Ini mempunyai harapan untuk menjadi penemuan tenaga global yang berpotensi dengan membelah air menggunakan elektrik dari matahari.
Tiada pelepasan daripada jenis bahan api boleh diperbaharui ini
3. Turbin Angin dimodelkan selepas Paus Bungkuk
Paus bungkuk, sebagai contoh, menggunakan sirip tubercle yang bergelombang untuk pendorongan, yang kelihatan agak bertentangan dengan intuisi. Paus ini mempengaruhi model baru turbin angin.
Ikan paus, yang dikenali sebagai ikan terbesar di dunia, telah berenang mengelilingi lautan sejak sekian lama, dan evolusi telah mencipta mereka menjadi satu bentuk kehidupan yang sangat cekap. Mereka boleh menyelam ratusan kaki di bawah permukaan dan tinggal di sana selama berjam-jam. Mereka mengekalkan saiznya yang besar dengan memberi makan kepada haiwan yang lebih kecil daripada yang dapat dilihat oleh mata, dan mereka menggerakkan pergerakan mereka dengan sirip dan ekor yang lebih cekap. Ini dimungkinkan kerana kehadiran bungkuknya.
Permatang pada sirip depan ikan paus bungkuk, yang dipanggil tubercles, mempengaruhi cara air mengalir ke atas sirip. Ia mewujudkan aliran aerodinamik dalam air. Tuberkel membolehkan mereka berenang pada kelajuan tinggi walaupun saiznya besar.
Kebanyakan reka bentuk aerodinamik moden kami bergantung pada prinsip yang agak asas. Untuk mendapatkan daya angkat optimum dan seretan yang minimum, tepi yang rapi dan garisan yang bersih adalah kuncinya. Walau bagaimanapun, di seluruh alam haiwan, banyak spesies, mampu mengangkat yang luar biasa.
Para saintis di Universiti Duke, Universiti Chester Barat dan Akademi Tentera Laut AS mendapati bahawa benjolan di tepi hadapan sirip ikan paus sangat meningkatkan kecekapannya, mengurangkan seretan sebanyak 32 peratus dan meningkatkan daya angkat sebanyak 8 peratus. Bilah yang dilaraskan ini juga membantu menjana jumlah kuasa yang sama pada 10 batu sejam seperti turbin konvensional menjana pada 17 batu sejam.
Syarikat menggunakan idea itu pada bilah turbin angin, kipas penyejuk, sayap kapal terbang dan kipas.
4. Kumbang dan Botol Air Isi Sendiri
Bukan rahsia lagi pada ketika ini: akses kepada air adalah penting kepada mana-mana tamadun dan kehidupan yang mampan di planet ini secara amnya. Walaupun sesetengah lokasi di dunia mempunyai sumber air yang banyak seperti tasik dan sungai, iklim yang lebih gersang mesti diimbangi dengan hujan yang terhad.
Teknologi yang diperoleh daripada kumbang yang berkembang maju di salah satu persekitaran paling keras di Bumi mungkin dapat membantu memulakan generasi penuaian air bersih yang seterusnya.
Kumbang (Stenocara beetles) yang berasal dari Gurun Namib bertahan dalam persekitaran yang kering dan keras dengan mengumpul air di belakang mereka hasil reka bentuk cengkerangnya yang unik. Mereka juga dikenali sebagai "pengumpul air induk." Mereka menghalakan sayap ke arah angin laut, dan benjolan di belakang mereka menyalurkan titisan air ke arah mulut mereka.
Jurutera mencipta botol air dengan benjolan pengumpul air dan penahan air yang serupa. Projek ini boleh membantu dengan usaha pemeliharaan air dan menjadikan air lebih mudah diakses oleh komuniti di kawasan kering.
Profesional dalam pemuliharaan atau profesion perancangan komuniti boleh mengambil bahagian dalam pelbagai projek pemuliharaan air yang melibatkan kaedah kejuruteraan biomimikri ini. Kira-kira 22 negara di seluruh dunia menggunakan jaring untuk mengumpul air dari udara, jadi peningkatan kecekapan sedemikian boleh memberi impak yang besar.
5. Menyerap kejutan seperti burung belatuk
Burung belatuk terkenal dengan kapasiti penggalian yang luar biasa. Makhluk-makhluk itu menggunakan paruh mereka untuk mencari makan serangga dan juga untuk membuat sudut untuk diri mereka sendiri tanpa mengalami kecederaan kepala akibat mematuk yang pantas dan kuat.
Semasa burung belatuk menanggung lubang ini, mereka mengalami nyahpecutan sebanyak 1200 tarikan graviti (Gs) hampir 22 kali sesaat. Untuk meletakkannya dalam perspektif, kemalangan kereta yang teruk akan memberikan bersamaan 120 Gs pada penumpang.
Penyelidikan yang dijalankan menggunakan imbasan CT di University of California, Berkeley, mendapati burung belatuk mempunyai empat struktur yang direka untuk menyerap kejutan mekanikal. Paruh separa kenyal burung, kawasan bahan "tulang spons" di belakang tengkorak, dan cecair serebrospinal semuanya berfungsi serentak untuk memanjangkan masa gegaran ini berlaku dan oleh itu menghalang getaran.
Berdasarkan struktur ini, jurutera aeroangkasa sering menggunakan struktur ini untuk mereka bentuk kapal angkasa tahan meteorit dan kotak hitam kapal terbang yang boleh menyerap lebih banyak daya sebelum rosak. Reka bentuk semula jadi ini juga boleh membantu jurutera pesawat dan aeronautik membangunkan lebih banyak teknologi berkualiti pada masa hadapan.
6. Penyamaran Cephalopod
Sotong, seperti semua cephalopod, mampu bersinar (bioluminescence) serta mengubah warna kulit mereka. Kapasiti penyamaran ini membuatkan mereka bersembunyi daripada pemangsa, manakala bioluminesensi membolehkan mereka berkomunikasi dengan dan/atau menarik pasangan. Tingkah laku kompleks ini dihasilkan oleh rangkaian sel kulit dan otot khusus.
Penyelidik di Universiti Houston membina peranti serupa yang mampu mengesan persekitarannya dan memadankannya dalam beberapa saat sahaja. Prototaip awal ini menggunakan grid yang fleksibel dan berpiksilasi menggunakan penggerak, penderia cahaya dan pemantul. Apabila penderia cahaya mengesan perubahan dalam persekitaran, isyarat dihantar ke diod yang sepadan.
Ini menghasilkan haba di kawasan itu dan grid termo-kromatik kemudian bertukar warna. "Kulit" buatan manusia ini boleh mempunyai aplikasi ketenteraan dan komersial di jalan raya.
7. Sistem Pengudaraan yang diilhamkan oleh Anai-anai
Anai-anai sering mendapat rap buruk kerana sifat yang merosakkannya. Walau bagaimanapun, anai-anai terkenal kerana mencipta beberapa sistem pengudaraan yang paling rumit untuk penyejukan di planet ini. Malah di beberapa tempat yang paling panas, busut anai-anai ini, kekal sangat sejuk di dalamnya. Walaupun suhu di luar berayun liar sepanjang hari dari suhu rendah ke tinggi, bahagian dalam sarang anai-anai kekal stabil pada suhu yang selesa.
Menggunakan rangkaian poket udara yang disengajakan, gundukan tersebut menghasilkan sistem pengudaraan semula jadi menggunakan perolakan. Ini adalah contoh bagaimana profesional pembinaan dan seni bina boleh menggunakan elemen semula jadi dan bahan lestari untuk meningkatkan keselamatan dan kualiti projek bangunan dalam iklim panas.
Sebagai contoh, Pusat Beli-belah East Gate di Harare, Zimbabwe, yang berketinggian 333,000 kaki persegi, menggunakan 90 peratus kurang tenaga untuk memanaskan dan menyejukkan daripada bangunan tradisional, mempunyai cerobong besar yang secara semula jadi menarik udara sejuk pada waktu malam untuk menurunkan suhu papak lantai, sama seperti sarang anai-anai.
8. Diilhamkan Burung Jet
Burung boleh meningkatkan jarak penerbangan mereka lebih daripada 70 peratus dengan penggunaan bentuk V. Para saintis telah menemui bahawa apabila seekor kawanan mengambil formasi V yang biasa apabila seekor burung mengepakkan sayapnya, ia mencipta satu aliran naik kecil yang mengangkat burung itu ke belakang.
Apabila setiap burung berlalu, mereka menambah tenaga mereka pada pukulan, membantu semua burung mengekalkan penerbangan. Dengan memutarkan pesanan mereka melalui timbunan, mereka menyebarkan tenaga.
Sekumpulan penyelidik di Universiti Stanford berpendapat syarikat penerbangan penumpang boleh merealisasikan penjimatan bahan api dengan mengambil taktik yang sama. Pasukan itu, yang diketuai oleh Profesor Ilan Kroo, membayangkan senario di mana jet dari lapangan terbang Pantai Barat bertemu dan terbang dalam formasi dalam perjalanan ke destinasi Pantai Timur mereka.
Dengan mengembara dalam bentuk V dengan pesawat bergilir-gilir di hadapan seperti burung, Kroo dan penyelidiknya berpendapat pesawat boleh menggunakan 15 peratus lebih sedikit bahan api berbanding terbang secara solo.
9. Burr dan Velcro
Velcro ialah contoh biomimikri yang terkenal. Anda mungkin pernah memakai kasut dengan tali velcro semasa muda, dan anda pastinya tidak sabar-sabar untuk memakai kasut yang sama semasa bersara.
Velcro telah dicipta oleh jurutera Switzerland George de Mestral pada tahun 1941 selepas dia mengeluarkan burr dari anjingnya dan memutuskan untuk melihat dengan lebih dekat bagaimana ia berfungsi.
Mata kail kecil yang ditemui di hujung jarum duri memberi inspirasi kepadanya untuk mencipta Velcro yang kini ada di mana-mana. Fikirkanlah: tanpa bahan ini, dunia tidak akan tahu Velcro melompat sukan di mana orang yang berpakaian lengkap dengan Velcro cuba melemparkan badan mereka setinggi mungkin ke dinding.
10. Sayap Rama-rama dan Tenaga Suria
Rama-rama "mawar biasa" memanaskan badannya dengan menyerap cahaya matahari dengan sayapnya. Dengan mengkaji sayapnya di bawah mikroskop elektron, para penyelidik menemui lubang dalam badan mereka yang menyebarkan cahaya matahari dan menjadikannya hangat.
Dengan mekanisme ini, para penyelidik mencipta filem silikon nipis yang menyerupai model 3D sayap rama-rama dan mengaplikasikannya pada sel tenaga suria, sekali gus menambah baik reka bentuknya secara keseluruhan. Sel tenaga baharu ini selalunya boleh menyerap lebih banyak cahaya matahari di bawah keadaan cahaya yang lebih rendah. Dengan menggunakan teknologi ini dalam kedudukan industri solar, jurutera boleh membantu komuniti dan perniagaan tempatan meningkatkan penggunaan tenaga lestari mereka.
Kesimpulan
Saya mempunyai harapan bahawa apabila para saintis melihat lebih banyak ke dalam dunia semula jadi untuk menjawab soalan manusia, mereka mula melihat, semakin banyak, bahawa idea evolusi yang sangat salah adalah mustahil. Kini giliran anda untuk mencipta inovasi berdasarkan sesuatu yang terdapat dalam alam semula jadi! Jadilah kreatif seperti yang anda mahu dan, dengan kebenaran ibu bapa anda