Hoe Biomimicry Werkt

{h1}

Biomimicry is de praktijk van het imiteren van modellen in de natuur om betere vormen en processen te creëren. Ontdek hoe biomimicry duurzaam design beïnvloedt.

Onderzeeërs van de toekomstige snelheid door het water met behulp van kronkelende vissenvinnen. Vliegtuigen stijgen door de wolken met klappende vleugels. In de woestijn past een klimmer gestaag de top van een klif toe, open palmen die moeiteloos aan de rots kleven met behulp van gekko-geïnspireerde nanotechnologie. Je bent waarschijnlijk alleen op aard geïnspireerde toekomstige technologieën tegengekomen in de ingebeelde werelden van science-fiction en stripboeken, maar de ontwerpbenadering bestaat al. Uitvinders en ingenieurs kijken al sinds de prehistorie naar de natuur voor inspiratie.

Vroege mensen leerden jacht-, beschutting- en overlevingstechnieken door dieren te observeren terwijl ze interactie hadden met hun omgeving. Hoewel mensen de felle klauwen en het superieure jachtinstinct van beren niet hadden, konden mensen hun technieken nabootsen. En toen mensen steeds gecompliceerder constructies gingen ontwerpen, bleven ze uitkijken naar het voorbeeld van de natuur. Van Leonardo da Vinci's vijftiende-eeuwse schetsen van vliegmachines tot het eerste succesvolle prototype van de gebroeders Wright vier eeuwen later, dromen dromen van menselijke vlucht in het middelpunt van het observeren van vogels.

De wereld zit vol met verbazingwekkende biologische innovaties, elk het product van miljoenen jaren van evolutie. Bij het ontwerpen van technologieën is het alleen zinvol om de manieren te bestuderen waarop de natuur de uitdagingen die erbij zitten al onder de knie heeft. Vandaag weten we dit als biomimetics of biomimicry - de praktijk van het imiteren van modellen in de natuur om betere vormen, processen, systemen en strategieën te creëren.

Je komt elke dag voorbeelden tegen van biomimicry, misschien zelfs zonder het te beseffen. Klittenbandtechnologie, bijvoorbeeld, was geïnspireerd op de manier waarop zakjes met ingegraven zaad zich aan het bont van dieren hechten. Moderne injectienaalden nemen enkele wijzers van ratelslangtanden. Nike heeft zelfs de kwaliteiten van geitenklauwtractie op hun loopschoenontwerpen toegepast.

In dit artikel zullen we onderzoeken op welke manieren biomimicry de disciplines van biologie en engineering overbrugt, met behulp van de innovaties van de natuurlijke wereld om technologie en ontwerp te verbeteren.

Biomimicry van haaien

Wie had gedacht dat haaien ons zoveel te leren hadden? Deze zeedieren hebben verschillende biomimetische innovaties geïnspireerd. Haaienhuid bestaat uit kleine, tandachtige schubben die voorkomen dat kleine wervels en vortexen worden gevormd (waardoor ze langzamer worden). Speedo heeft dit effect gerepliceerd met zijn Fastskin® body suits, waarmee wedstrijdzwemmers cruciale seconden uit hun racetijden kunnen scheren. Anderen hebben deze technologie gebruikt om snel varende scheepsrompen te creëren die van nature de hechting van onderwaterorganismen afschrikken. Het Australische BioPower Systems werkt aan een andere op haaien geïnspireerde innovatie. Het bedrijf hoopt mechanische vinnen te verankeren - gebaseerd op haaienfysiologie - in het midden van zeestromingen om hydro-elektrische energie te genereren.

Geïnspireerd door de natuur

De biomimetische technologie achter deze robotvis is gebaseerd op de gewone karper. De robot navigeert en stuwt zichzelf door het water met zijn vinnen, net als een echte vis.

De biomimetische technologie achter deze robotvis is gebaseerd op de gewone karper. De robot navigeert en stuwt zichzelf door het water met zijn vinnen, net als een echte vis.

Hoewel het naïef is om natuur na te bootsen in menselijke innovatie, kwam biomimicry als een prominent veld van studie en ethische houding aan het einde van de 20e eeuw op zichzelf. Amerikaanse bioloog Janine M. Benyus werd een bekende leider van de beweging in de late jaren '90 met de publicatie van haar boek, "Biomimicry: Innovation Inspired by Nature." Sindsdien heeft Benyus het Biomimicry Guild opgericht, een milieuadviesbureau en het Biomimicry Institute, een non-profitorganisatiegroep.

Terwijl ontwikkelingsgroepen en onderzoekers geïnspireerd blijven door de natuur, dringt Benyus aan op een meer uitgebreid begrip van biomimicry waarin de natuur is model-, maatregel en mentor. Model verwijst naar het basisprincipe van het emuleren van de natuur in het menselijk ontwerp; en meet spanningen duurzaamheid.

De natuurlijke wereld, als systeem, wordt als duurzaam beschouwd, omdat haar systemen hulpbronnen op een efficiënte en continue manier hergebruiken en recyclen. Ter vergelijking: de meeste van onze technologie en manier van leven zijn onhoudbaar. Dit betekent dat de vereiste bronnen regelmatig leeg raken of permanent worden beschadigd. Benyus betoogt dat een echt biomimetische benadering van een probleem de duurzaamheid van de natuur zou moeten inhouden.

De natuur als mentor benadrukt een nieuwe manier om onze omgeving te bekijken - los te breken van de geïndustrialiseerde kijk op de wereld als een verzameling middelen die beschikbaar zijn voor plundering. Benyus benadrukt dat elk serieus biomimetisch project meer moet doen dan het ontwerp en de efficiëntie van de natuur imiteren. Ze zegt dat ontwerpers milieu-ethiek moeten volgen. Een door zonne-energie aangedreven voertuig met een patroon na de beweging van een zandkrab zou bijvoorbeeld een verbazingwekkende uitvinding kunnen zijn. Ze zegt echter dat het product al zijn biomimetische geloofwaardigheid verliest als het voornamelijk gebruikt wordt om regenwouden te kappen of als een wapenplatform te dienen.

Kan biomimicry uw flatgebouw koelen of u beschermen tegen een autowrak? Lees de volgende pagina om erachter te komen.

Nature's Nine Laws

Benyus benadrukt negen natuurwetten in haar geschriften. Ze betoogt dat elke eigenschap van vitaal belang moet zijn voor elk echt biomimetisch ontwerp.

  • De natuur draait op zonlicht
  • De natuur gebruikt alleen de energie die ze nodig heeft
  • Energie past qua vorm om te functioneren
  • Energie recycleert alles
  • De natuur beloont samenwerking
  • Natuurbanken over diversiteit
  • De natuur vraagt ​​om lokale expertise
  • De natuur houdt het overtollige van binnenuit tegen
  • De natuur tikt op de kracht van limieten

[bron: Benyus] -

Voorbeelden van biomimicry

Deze termietenheuvels in de kathedraal in Australië trekken misschien geen appartementsjagers aan, maar architecten hebben de zelfkoelingsontwerpen van de termieten al gebruikt bij de bouw van energiezuinige gebouwen.

Deze termietenheuvels in de kathedraal in Australië trekken misschien geen appartementsjagers aan, maar architecten hebben de zelfkoelingsontwerpen van de termieten al gebruikt bij de bouw van energiezuinige gebouwen.

Biomimicry, als een innovatief proces, komt over het algemeen uit een van twee richtingen. Soms ziet de innovator een proces in de natuur en verbindt het met een bestaande technologie of probleem. Andere keren bestudeert de innovator een bestaand ontwerpprobleem en wendt hij zich tot de natuur voor hulp. Dit is waar biomimicry dient als een brug tussen biologie en engineering.

De eerste stap om een ​​probleem op te lossen door middel van biomimicry is om vanuit een ontwerp in biologische termen te vertalen wat u nodig hebt. Wat als u bijvoorbeeld een brandblusser met een groter bereik wilt ontwerpen? Waar zijn organismen in de natuur geëvolueerd om met een soortgelijk probleem om te gaan? Bombardierkevers hebben misschien niet te maken met het doven van een vlammend fornuis, maar ze zijn geëvolueerd om een ​​verhitte, explosieve stroom gif bij roofdieren te spuiten.

Eenmaal ontdekt, is de volgende uitdaging om de les uit de natuur te nemen en deze opnieuw toe te passen op je ontwerp. In het geval van de bombardierkever onderzochten onderzoekers het gebruik van een hoge druk "verbrandingskamer" in de buik door het insect. Ontwerpers zijn begonnen deze ontdekking toe te passen op bestaande spuittechnologie.

Je kunt biomimicry vinden op een aantal verschillende gebieden. Wat de ontwerpuitdaging ook is, de kans is groot dat een soort op aarde al een soortgelijk probleem heeft aangepakt. Overweeg deze voorbeelden:

Menselijke behoefte: Bouwers willen een goedkopere manier om grote gebouwen te koelen.

Het voorbeeld van de natuur: Bepaalde Afrikaanse termietenheuvels moeten een constante temperatuur van 87 graden Celsius (189 graden Fahrenheit) handhaven om het schimmelgewas te laten overleven. Om dit te bereiken, construeren ze luchtroosters die constant lucht door de heuvel verplaatsen, waarbij ze worden gekoeld of verwarmd tot dezelfde temperatuur als de heuvel zelf.

Biomimetic oplossing: Architecten en technici bouwen verschillende grote kantoorcomplexen die de termietenbenadering van temperatuurregeling nabootsen.

Menselijke behoefte: Autofabrikanten willen een antibotsingsysteem ontwikkelen.

Het voorbeeld van de natuur: Sprinkhanen vermijden elkaar in zwermen tegen te lopen door middel van sterk ontwikkelde ogen die deze insecten in verschillende richtingen tegelijkertijd laten zien.

Biomimetische oplossing: Automobiel-ontwerpers bootsen de visie van de sprinkhanen na bij het ontwikkelen van sensoren die beweging direct rondom een ​​auto detecteren en bestuurders waarschuwen voor dreigende crashes.

Menselijke behoefte: Chemische bedrijven willen een zelfreinigende verflaag.

Het voorbeeld van de natuur: Lotusplanten moeten de oppervlakken van hun bladeren schoon houden, ondanks het feit dat ze in modderige vijvers en moerassen leven. De kleine richels en bultjes van de bladeren zorgen ervoor dat waterdruppels zich niet over het oppervlak verspreiden. Het gevolg is dat de waterparels wegschuiven en er vuildeeltjes mee meedragen.

Biomimetische oplossing: Ontwikkelaars hebben dit lotus-effect toegepast om te schilderen. Wanneer de verf opdroogt, blijven er kleine bobbeltjes achter op het oppervlak die ervoor zorgen dat waterdruppels vuil verwijderen.

Menselijke behoefte: Gezondheidswerkers willen een manier om vaccins zonder koeling op te slaan.

Het voorbeeld van de natuur: De Afrikaanse opstandingsinstallatie droogt volledig uit tijdens jaarlijkse droogteperioden en herleeft zichzelf wanneer de regen terugkeert. De planten bevatten een polyfenol dat beschermt tegen schade aan het celmembraan tijdens uitdroging.

Biomimetische oplossing: Onderzoekers zijn op zoek naar een manier om deze suikers te gebruiken om levende vaccins te behouden door uitdroging.

Over de hele wereld kijken onderzoekers naar de natuur voor antwoorden op hun verschillende ontwerpuitdagingen. Door te bestuderen hoe de evolutie uitdagingen overwint, kan biomimicry ons op een dag helpen bij het oplossen van problemen, variërend van zeepresten tot wereldwijde duurzaamheidskwesties. Lees de links op de volgende pagina voor meer informatie over de opwindende wereld van de biomimetica.

-


Video Supplement: 12 sustainable design ideas from nature | Janine Benyus.




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com