В мире существует испытательная лаборатория, внедряющая и тестирующая новые технологические решения вот уже три с половиной миллиарда лет. Конечно же, эта лаборатория – природа. Изобретения, возникшие в ходе эволюции, человечество постоянно берет на вооружение. Вот лишь некоторые из них.
Тысячелетия эволюции создали удивительные «инженерные» решения
Кожа геккона и космические плоскогубцы
Кажется, что на этих ящериц не действует гравитация. Они способны взбираться по совершенно гладким отвесным поверхностям, включая стекло, и даже повисать на одном пальце. Этой способностью гекконы обязаны микроскопическим складкам на лапках, использующим так называемые «вандерваальсовы силы» – физический эффект, возникающий между парами положительно и отрицательно заряженных атомов или молекул. Эта уловка была применена во множестве изобретений – от присосок для лазания по стенам до слесарных инструментов, используемых космонавтами.
Принцип устройства кожи геккона стал основой для многих изобретений
Глаза мотылька и солнечные батареи
Ученые обратили внимание на строение глаз мотылька, когда пытались повысить эффективность тонких солнечных батарей. Поверхность батарей отражала часть солнечных лучей, что вело к снижению коэффициента полезного действия.
Устройство глаза мотылька стало основой для солнечной батареи
Оказалось, что глаза некоторых насекомых, состоящие из микроскопических ячеек, содержат структуры, перенаправляющие отраженный свет обратно в глаз. Изобретатели разработали наноматериал, копирующий принцип устройства глаз мотылька. Это значительно повысило эффективность солнечных элементов.
Репейник и застежка-«липучка»
Каждому знакомы колючие семена репейника, остающиеся на одежде после прогулки по лесу. В 1941 году человек по имени Джордж де Местраль, вернувшись с охоты, удивился тому, как прочно колючки прицепились к его свитеру и шерсти его собаки. Рассмотрев одну из них под микроскопом, он обнаружил мельчайшие крючки, позволявшие репьям цепляться за петельки на шерсти.
Собака вернулась с прогулки вся в репейниках
Несколько следующих лет он провел, испытывая сочетания крючков и петелек в различных материалах. В конце концов он нашел идеальное сочетание и запатентовал то, что известно во всем мире как «велкро», а в России – как «липучка».
Летучие мыши и ультразвуковая трость
Летучие мыши ориентируются в темноте благодаря эхолокации. Они издают крик высокой частоты и улавливают отразившийся от предметов звук, получая четкую картину окружающего. Этот принцип давно применяется в судовых и авиационных радиолокаторах, но не так давно подобное устройство появилось и в быту. Была создана трость для незрячих, облегчающая передвижение по городу. Трость излучает ультразвук и, в случае приближения к препятствию, вибрирует.
Летучие мыши ориентируются в темноте благодаря эхолокации
Паутина и сверхпрочный клей
Было замечено, что в тех местах, где паутина крепится к веточке или камню, она потрясающе прочна. Изучив геометрию паучьей нити, ученые увидели, что в этих местах она имеет особенную форму. Придав такую же форму полиуретановой нити, удалось повысить ее прочность в несколько раз. На основе такого полиуретана был создан сверхпрочный химически нейтральный клей, пригодный, например, для склеивания сломанных костей.
Благодаря паутине придумали сверхпрочный клей
Лобстеры и LEXID
Лобстеры фокусируют глаза на одной небольшой области, а свет, отраженный этой областью, позволяет им видеть все окружающее. В 2007 году американское правительство вложило несколько миллионов долларов в исследования, посвященные изучению зрения лобстеров. Результатом исследований стала запатентованная технология LEXID, позволяющая человеку видеть сквозь препятствия (даже дерево и бетон) с помощью маломощного пучка рентгеновских лучей.
Лобстеры натолкнули инженеров на создание технологии LEXID
Птицы и сверхскоростные поезда
Если вам посчастливилось прокатиться на сверхскоростном поезде, вы могли заметить, с каким грохотом он выезжает из тоннеля на свет. В конце девяностых японский инженер Идзи Накацу обратил внимание, насколько изящно и без брызг охотящийся зимородок ныряет в воду за рыбешкой.
Нос японского скоростного поезда устроен как нос птички-зимородка
Инженера посетила мысль, нельзя ли применить форму птичьего клюва для улучшения аэродинамики поезда. Локомотив, форма которого напоминает длинный клюв, оказался не только тише, но и быстрее обычного.
Тихоходки и прививки
Тихоходка – микроскопическое восьминогое создание отталкивающего вида, живущее в воде. Если достать ее из воды, она высохнет и впадет в анабиоз, однако вполне возможно оживить ее даже спустя сто лет. Так происходит из-за того, что организм тихоходки содержит особые молекулярные структуры, защищающие молекулы ее ДНК. Исследователи обнаружили, что схожую структуру имеют молекулы сахара. Технология, подсмотренная у тихоходок, позволяет сохранять живые вакцины, не замораживая их.
Тихоходка – самое живучее существо на Земле
Термиты и недвижимость
Термиты – общественные насекомые, известные ущербом, который они причиняют деревянным строениям. Однако жилища самих термитов вдохновили архитекторов на разработку проектов домов, почти столь же энергоффективных, как и термитник.
Термитники выглядят как небоскребы в миниатюре
Особая конструкция термитника создает естественный ток воздуха, поддерживающий одинаковую температуру днем и ночью. Ветер отводит излишки тепла от стен термитника, и сами термиты могут регулировать теплоотдачу, открывая и закрывая отверстия в стенах. Архитектор Мик Пирс построил по образу термитника общественное здание в столице Зимбабве. Редакция uznayvse.ru уточняет, что насекомые пока не предъявляли иска в защиту авторских прав.
Чернотелка и дефицит воды
Намибийский пустынный жук чернотелка умудряется выживать в безводной местности благодаря особому устройству надкрылий. Небольшие хитиновые выступы на надкрыльях притягивают мельчайшие капельки воды из утреннего тумана. К тому же надкрылья чернотелки очень скользкие, и по особым желобкам вода стекает прямо в рот насекомого.
Намибийский жук приспособился к недостатку воды
Инженеры из Массачусетского технологического института на основе этого принципа создали панели для сбора воды, которые помогают собирать влагу из атмосферного воздуха и уменьшать расход водопроводной воды. Такие панели используются сейчас в более чем двадцати странах, где жители испытывают трудности с доступом к воде.
Акулы и антибактериальное покрытие
Галапагосская акула плавает очень медленно, но к ее шкуре не могут прикрепиться ни моллюски, ни даже бактерии. Шкура акул покрыта мелкими ребристыми чешуйками, состоящими из того же материала, что и ее зубы. Эти чешуйки устраняют завихрения в окружающей воде и позволяют акуле тратить меньше сил на передвижение.
Галапагосская акула
Такое решение использовалось в разработке скоростных плавательных костюмов. У галапагосской акулы эти чешуйки расположены особым образом, не позволяющим микроорганизмам закрепиться на шкуре.
В больницах можно использовать меньшее количество антибактериальных средств
Применение в лечебном заведении антибактериальных моющих средств может привести к появлению бактерий, устойчивых к антибиотикам. Компания “Sharklet” поставляет в больницы специальные покрытия, которые позволяют поддерживать стерильность, не злоупотребляя моющими средствами. Выходит, даже бактерии боятся акул.
Лотосы и самоочищающаяся краска
Лепестки цветов лотоса тоже покрыты мельчайшими чешуйками, отталкивающими грязь и пыль. Эти образования, видимые только под микроскопом, не позволяют посторонним частицам прилипать к цветку, поскольку площадь соприкосновения лепестка и частиц очень мала. Дождевая вода легко смывает загрязнения.
У лепестков лотоса специфическая поверхность
После четырех лет исследований германская компания-производитель красок выпустила продукцию, копирующую свойства поверхности цветка лотоса. Стены домов, покрытые этой краской, не нуждаются в мойке и не собирают уличную грязь.
Плавники китов и ветрогенераторы
Киты – самые большие животные на планете, однако они передвигаются в воде с неожиданным изяществом. Выяснилось, что не в последнюю очередь это обусловлено формой их плавников, покрытых вдоль кромки особыми полусферическими выростами.
На плавниках у китов имеются особые выросты
Инженеры, вдохновленные китовьей грацией, поместили такие выросты на лопасти вентиляторов, ветрогенераторов и водяных насосов. Лопасти ветряной турбины, повторяющие форму плавника кита, на 20% эффективнее обычных.
Лопасть ветряной турбины устроена как китовый плавник
Испытания в аэродинамической трубе доказали, что такая турбина испытывает на 30% меньшую вибрационную нагрузку. Существуют даже проекты самолетов с крыльями, покрытыми такими выпуклостями. Они будут еще надежнее и экономичнее.
Прогресс – дело настолько же почетное, насколько и опасное. Множество исследователей, которые двигали науку вперед, пострадали из-за своих изобретений, а то и заплатили за них жизнью.
Свежие комментарии