10 فن آوری الهام گرفته شده از طبیعت

انسان‌ها در زنجیره مواد غذایی به عنوان با هوش‌ترین موجود درنظرگرفته می‌شوند. اما مشکلاتیهم وجود دارد که حتی ما هم قادر به حل آن نیستیم. با این حال، راه‌ حل‌هایی وجود دارد که در مادر طبیعت نهفته است. در این جا 10 راه‌ حل تکنولوژیکی برای مشکلاتمان که از طبیعت الهام گرفته شده را بیان خواهیم کرد.

استفاده از منطق طبیعت برای ایجاد فناوری!

Biomimicry علم مطالعه مدل‌های طبیعت و تقلید و الهام گرفتن از آن برای حل مشکلات بشر است. ما اختراعات و اکتشافاتی باور نکردنی‌ را دیده‌ایم که زندگی ما را به‌ سوی بهتر شدن تغییر داده‌اند. این پیش رفت‌های تکنولوژیکی همواره الهام و ایده خود را در طبیعت یافته‌اند. این در اختراع هواپیما و یا سلول‌های خورشیدی نیز بوده است. ما به طبیعت وابسته‌ایم تا مسیر درست را برای ما فراهم کند، تا بتوانیم به‌ دنبال آن پیش برویم. مهندسان و دانشمندان در سراسر جهان برخی از دستگاه‌ها و فن آوری‌های خارق ‌العاده را با توجه به جزئیات طبیعت توسعه داده‌اند.
برادران رایت ساخت هواپیما را از مشاهده کبوتر در حال پرواز، الهام گرفتند. بسیاری از تولید کنندگان تلفن همراه تلاش کرده‌اند تا با تقلید از چشم انسان، لنز دوربین را بسازند. المپیک تابستانی 2008 مثالی عالی از biomimicry را به نمایش گذاشت. . لباس شنای الهام گرفته شده از کوسه‌ها که در بازی‌های المپیک مورد استفاده قرار گرفت، مقاومت سطح را 3 درصد کاهش می‌دهد و شناگر را قادر می‌سازد تا به‌هنگام شنا، از انرژی کمتری استفاده کند. اینها فقط چند نگاه اجمالی از فن ‌آوری‌هایی است که با biomimicry ایجاد گردیده است. توضیح و توصیف این پازل، مجموعه‌ای از فن آوری‌هایی که از طبیعت الهام گرفته شده را برای شما به ارمغان می‌آورد.

تکنولوژی‌ها در هیچ دسته خاصی از رتبه ‌بندی‌ها قرار نمی‌گیرند.

اتومبیل زیست ‌سازه‌ای (bionic car)، توسط دیملر کرایسلر (Daimler Chrysler) از شرکت مرسدس بنز، در سال 2005 الهام گرفته شد. تولید کننده‌ی خود روهای بی ‌مانند، طرح جدید اتومبیل زیست ‌سازه‌ای خود را از یک ماهی الهام گرفت! بله شما درست متوجه شدید. این خود رو از boxfish (یک ماهی جعبه ‌مانند از گونه‌های Ostracion cubicus که در صخره‌های مرجانی، تالاب‌ها، و جلبک‌های دریایی زندگی می‌کند، الهام گرفته شد. دلیل استفاده از boxfish به عنوان الهام ‌بخش این است که این ماهی برای حرکت از حد اقل مقدار انرژی استفاده می‌کند، در حرکتش سریع است، و پوست سفت ‌و ‌سخت آن می‌تواند در ‌برابر برخورد‌های خارجی محافظتش کند. بدن این ماهی دارای یک ساختار شبکه‌ای تشکیل شده از استخوان‌های صفحه‌ای است که به یک دیگر پیوسته‌اند. این صفحات از ماهی دربرابر آسیب‌های خارجی حفاظت می‌کنند، و این ساختار به‌ طور یک سان در یک ماشین نیز به‌ کار برده شده است.

مزایا:

این خود روی مفهومی با تکنولوژی کاهشی کاتالیستی خود، NOx ( نیتروژن اکسید) رابه نیتروزن دو اتمی و آب تبدیل می‌کند، در نتیجه انتشار و پخش نیتروژن اکسید را تا 80% کاهش می‌دهد.
تکنولوژی صفحه‌ی نمایش میراسل(Mirasol)، توسط Mark W. Miles مالک کمپانی Qualcomm (کمپانی خدمات کامپیوتری در آمریکا)، از یک پروانه الهام گرفته شد. مشکل بزرگی که یک شخص به‌هنگام استفاده از تکنولوژی تلفن همراه، در روز روشن دارد، نور کم و ناکافی صفحه نمایش آن است. مهندسان Qualcomm تلاش کردند تا با ایجاد صفحه نمایش زیر و بم کننده‌ی تداخلی (با مارک تجاری Mirasol)، با این مشکل مقابله کنند، و الهام خود را در انجام این کار از یک پروانه گرفتند. بال‌های پروانه نور را از یک شکاف کوچک منعکس می‌کنند، درنتیجه، طول ‌موج‌های خاص با هم تداخل کرده و رنگ‌ها یا رنگی را تشکیل می‌دهند. در صفحه نمایش Mirasol، تکنولوژی MEMS (ماشین آلات میکروسکوپی) برای فیکس کردن فاصله ‌هوایی استفاده شده است، به‌ طوری که یک رنگ روشن تنها ایجاد می‌شود که درنتیجه صفحه نمایش حتی در زیر نور خورشید نیز روشن به ‌نظر می‌آید.

مزایا:

محتوایی که بر روی دستگاه تلفن همراه نمایش داده شده، در روز روشن نیز قابل مشاهده خواهد بود. هم چنین، با توجه به نداشتن نور پس زمینه در صفحه نمایش، می توان در مصرف باتری نیز صرفه‌ جویی کرد.
کفش ZigTech توسط Bill McInnis، از شرکت Reebok (تولید کننده‌ی کفش‌های اسپرت)، در سال 2012، از دندان کوسه الهام گرفته شد. کفش‌های ZigTech که Reebok به‌تازگی خط تولیدش را راه‌ اندازی کرده، از دندان‌های کوسه الهام گرفته شد. تکنولوژی منحصر به فرد مورد استفاده دراین کفش، یک نمونه‌ی اصلاح شده از دندان کوسه است که دارای یک زاویه عقب 20 درجه می‌باشد. این زاویه زیر سازی و تکیه‌گاه بیشتری به پا می‌دهد، و هم چنین تماس‌های عمودی و افقی را با ایجاد چسبندگی در جاده فراهم می‌سازد. هم چنین این کفش کششی اضافی را فراهم می‌سازد و در نتیجه، کار بر راحتی کامل را به‌هنگام دویدن، پیاده روی، یا پریدن، تجربه می‌کند.
مزایا: زاویه عقب کف کفش، که تکیه‌گاهی مناسب ایجاد می‌کند، و افزایش کشش در هنگام دویدن، احتمال صدمات را تا حد ممکن کاهش می‌دهد.
پاک‌کننده خودکار سطح توسط Wilhelm Barthlott، در سال 1998، از برگ lotus الهام گرفته شد. گیاه lotus یک خاصیت خود ‌پاک ‌کنی خاصی دارد که خودش را به‌ صورت خود کار تمیز می‌کند. در نتیجه حتی اگر گیاه در آب گل ‌آلود هم باشد، برگ‌ها بالاتر از آب می‌ایستند، لذا برگ‌ها بدون هزینه خیلی تمیز و سالم نگه ‌داشته می‌شوند. این طبیعت خود ‌پاک‌ کنی برگ lotus در حوزه‌ی نانو تکنولوژی نیز اعمال شده است. Barthlot با الهام گرفتن از این گیاه توانست سطوح خود ‌پاک ‌کن را توسعه دهد، که توانایی نگه‌ داری آب را زیر هوا، به‌طور دائمی و پیوسته دارند. این مواد نانو ماتریال در ساخت آینه‌ها، پنجره‌ها، و کاشی‌ها استفاده می‌شوند. در آسمان‌ خراش‌های بسیاری از کشورها از‌این خاصیت lotus استفاده می‌شود. درنتیجه نمای ساختمان، بدون نیاز به مداخله انسان پاک و تمیز می‌ماند. به‌علاوه نقاشی‌ها و کاورها نیز می‌توانند با دور کردن گرد و غبار، خود را تمیز نگه ‌دارند.

مزایا:

علی ‌رغم استفاده از تأثیرات lotus در نانو تکنولوژی، یک سری جدید از پارچه های کتانی فابریک با قابلیت خود پاک‌ کنی ساخته شده که درمعرض نور خورشید خود را پاک می‌کنند، درنتیجه نیازی به استفاده از آب نخواهد بود.
تکنولوژی Velcro (نوعی پارچه‌ی نایلونی چسبی که به ‌جای چفت یا زیپ استفاده می‌شود) توسط George de Mestral، مؤسس Velcro، درسال 1948، از تیغ نوعی گیاه الهام گرفته شد. گیره‌های به ‌هم چفت شونده، که به‌شکل قلاب و حلقه‌اند، با نام Velcro از Burrs (دانه‌های نوعی گیاه، با تیغ‌های قلاب مانند)، الهام گرفته شد. بله، اینها همان Burrsهایی هستند که به لباس یا پشم حیوانات می‌چسبند. این تقلید از طبیعت (Biomimicry) با استفاده از دو تکه از نوعی ماده درست شده است، که یکی از تکه‌ها قلاب‌دار بوده و دیگری حلقه‌دار است. وقتی قلابها در حلقه‌ها قفل می‌شوند، دو تکه به‌هم می‌چسبند. یک تکه‌ی 2 اینچ مربعی از Velcro قادر است وزن یک شخص 79 کیلوگرمی را تحمل کند. خاصیت این ماده حتی بعد ‌از بارها باز و بسته کردن نیز کاهش نمی‌یابد. این تکنولوزی در نوارهای چسبان نیز استفاده شده است. به عنوان بند کفش، در ساخت لباس فضا نوردان توسط NASA، و غیره.

مزایا:

ماده Velcro می‌تواند بارها استفاده شود، بدون این که کوچکترین تغییری در کار آیی آن صورت گیرد. به ‌علاوه این که خیلی مطمئن بوده و خیلی راحت قابل استفاده است.
توزیع و پخش شبکه‌ای توسط Marcelo O. Magnasco (به عنوان محقق پیش رو) و Eleni Katifori از دانشگاه راکفلر (Rockefeler) در سال 2010 از الگوی رگ ‌برگ‌ها الهام گرفته شد. رگ ‌برگ‌ها الهام‌ بخش یک مدل کامل از توزیع شبکه‌ای بودند، و این موضوع به‌ عنوان یک گزارش رسمی توسط محققان دانشگاه راکفلر منتشر شده بود. طبق تحقیقات آنها، برگ‌ها دارای ساقه‌ی مرکزی از جایی‌که شاخه به‌ وجود می‌آید، هستند. این شاخه‌ها نیز شاخه‌های دیگر را می‌سازند و رشد می‌دهند و همین ‌طور تا انتها ادامه می‌یابد. با داشتن ساختار netlike، این شاخه‌ها قادر خواهند بود تا آب مصرفی را انتقال دهند، لذا این به‌ عنوان یک شبکه‌ی پخش کامل برای تأمین آب و تغذیه‌ی بخش‌های مختلف برگ، با احتساب کم‌ و زیاد شدن آب، به ‌خدمت گرفته شده است. این اصل می‌تواند برای تشکیل یک شبکه قوی توزیع کالا مورد تقلید واقع شود، به ‌طوری که مواد در حد اقل زمان ممکن به مقصد برسند. بنا بر این، حمل و نقل آب در برگ، در تشکیل یک ساختار قوی و پایدار، به ما الهام داده است.

مزایا:

این شبکه زمان صرف شده برای رساندن محموله به مقصد را، حتی تحت شرایط متفاوت نیز کاهش می‌دهد.
جلیقه‌ی ضد گلوله با تحقیق درمورد تار عنکبوت، توسط Jalila Essaïdi الهام گرفته شد. جلیقه های ضد گلوله‌ای که درحال حاضر استفاده می‌شوند، از نوعی الیاف مصنوعی تحت عنوان کولار (kevlar) ساخته شده‌اند. با این حال، طبیعت یک جای گزین قوی‌تر برای این الیاف دارد، و این چیزی نیست جز تار عنکبوت. تار بافته شده‌ی عنکبوت چهار برابر قوی تر از کولار است و می‌تواند نیرویی باشدت پنج برابر بیشتر از مقاومت خاص خود را تحمل کند. تار ابریشمی عنکبوت بسیار الاستیک است و می تواند 40٪ بیش‌تر از طول اصلی خود کِش بیاید. موادی که درحال حاضر استفاده می‌شوند، انعطاف‌ پذیری و کشش کمی دارند و هم چنین پیامدهایی دارند که می‌تواند به محیط زیست آسیب برساند. دانشمندان پس از انجام چند آزمون و خطا بر روی مواد مبتنی بر تار بافته‌ی عنکبوت، تصمیم گرفتند از آن برای ساخت رباط مصنوعی، پلهای معلق، چتر نجات، و غیره، استفاده کنند.

مزایا:

رشته تار عنکبوت در طبیعت بسیار الاستیک است و دارای چهار برابر قدرت بیشتر (قوی تر از فولاد) از الیاف مصنوعی که در حال حاضر استفاده می‌شوند، است.
سریع‌ترین ربات دونده دنیا طی تحقیقات بر روی شترمرغ توسط تیم تحقیقاتی دانشگاه MIT و DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency)، و IHMC ( Florida Institute for Human & Machine Cognition)، الهام گرفته شد. جدیدترین پروژه‌ی روباتیکی برای پرواز، ربات FastRunner است. این پروژه، یک پروژه هم کاری بین DARPA (سازمان پروژه‌های تحقیقاتی پیش رفته‌ی دفاعی)، MIT، و مؤسسه انسان و ماشین شناسی فلوریدا (IHMC)، است. انتظار می‌رود این ربات بتواند با سرعت 27 مایل در ساعت بدود، و تا کنون آزمایش‌های اولیه با سرعت 22 مایل در ساعت ثبت شده است. این ربات از یک شتر مرغ الهام گرفته شده که می‌تواند به سرعت ثابت 31 مایل در ساعت، با حد اقل انرژی دست یابد. شتر مرغ بدون برداشتن پاهای خود، آنها را به جلو و عقب حرکت می‌دهد و در نتیجه، قادر به حفظ سرعت خود می‌باشد.

مزایا:

این ربات دو پا، به ‌دلیل سرعت بالای آن، انتظار می‌رود که در مناطق جنگی به ‌عنوان وسیله‌ی بدون سر نشین زمینی مورد استفاده قرار گیرد و هم چنین برای ارائه کمک‌های امدادی در شرایط فاجعه نیز مورد استفاده باشد.
جمع‌کننده مِه (Fog Harvesting) با تحقیق روی سوسک نامیب (Namib) توسط Shreerang Chhatre در مرکز خدمات هوا شناسی کانادا در اواسط سال 1980، الهام گرفته شد. دانشمندان دانشگاه MIT با مطالعه دقیق روی الگوی سوسک Stenocara، که با نام سوسک نامیب نیز شناخته می‌شود و بومی صحرای Namib آفریقا است در یافتند که این سوسک مه صبحگاهی را جذب و جمع می‌کند و سپس اجازه می‌دهد تا به درون دهانش برود. در نتیجه، این سوسک از مه به‌عنوان آب آشامیدنی استفاده می‌کند. مشابه با این مورد، دانشمندان سعی دارند وسیله‌ای بسازند تا مه را جذب کرده و به قطرات آب تبدیل کند و به ‌این ترتیب آب آشامیدنی صاف و تمیز به دست آورند. یک نمونه‌ی اولیه از این دستگاه ساخته شده که شامل یک پنل تور مانند است و می‌تواند قطرات آب را جمع کند، که این پنل توری نیز به یک تانک ذخیره متصل است.

مزایا:

این تکنولوژی کارایی خود را تنها با جمع کردن مه صبحگاهی در مناطقی که مشکل کم بود آب دارند، اثبات خواهد کرد، و هدف آن حل مشکل کم‌ آبی با فراهم کردن آب تمیز است.
وسیله Micro Air (نوعی هواپیمای بدون سرنشین) درسال 2011، با تحقیق و پژوهش روی Swift‌ (پرنده‌ای تند پرواز و حشره‌ خوار)، در یک مرکز ابداع و نو آوری با تقلید از طبیعت (biomimicry)، که توسط آقای William Thielicke ایجاد شده، الهام گرفته شد. محققان در مرکز ابداع و نو آوریbiomimicry ، در آلمان، یک میکرو هواپیما طراحی کرده‌اند که می‌تواند بال‌هایش را تکان داده و مثل یک پرنده پرواز کند. این وسیله‌های micro air (MAV ها)، از آن‌ جایی که بدون سر نشین هستند، می‌توانند در عملیات نجات در نواحی پر خطر مورد استفاده باشند. این طرح از Swift‌ که پرنده‌ای با قدرت مانور بسیار بالا می‌باشد، گرفته شد. Swift‌ می تواند بسیار کارآمد باشد و بدون اتلاف مقدار زیادی انرژی در بال‌زدن، پرواز کند. این MAVها بال‌های انعطاف ‌پذیر و قدرت مانور بالایی دارند. نمونه‌های اولیه‌ی آنها هنوز در مرحله تکمیل می‌باشند.

مزایا:

این وسیله با قدرت مانور بالا، انتظار می‌رود در عملیات نجاتی که درآن دخالت انسان ممکن نیست، به‌ کار گرفته شود.
اینها فقط چند نمونه از صدها تکنولوژی الهام گرفته شده از طبیعت است. اگر چه تعداد کمی از‌این تکنولوژی‌ها توانسته‌اند نور روشنی را ببینند، ولی آنها ثابت کرده‌اند که حد اقل در مرحله نمونه ‌سازی موفق بوده‌اند. با انجام یک ابتکار در نمونه‌ی اولیه، این وسیله‌ها می‌توانند در راه‌های زیادی به بشر خدمت کنند. بنا بر این، با وجود مشکلاتی که هنوز حل نشده‌اند، کاری که همه‌ی ما باید انجام دهیم این است که با نگاهی دقیق به طبیعت بنگریم، ما قطعا راه‌ حلی خواهیم یافت.