Вдохновение от природы, часть 1
May. 29th, 2008 07:25 am![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
murysiaХочу косвенным образом продолжить тему, начатую в предыдущей статье. Это тема изобретений. Зачастую изобретения, которые совершают исследователи, уже давно изобретены самым лучшим и древним ученым - природой. Просто взглянув вокруг можно обнаружить потрясающие достижения живой природы, далеко уходящие вперед от человеческих технических уловок. Объединение живого и искусственного мира дает возможность людям возможность открытий, невиданных ранее. Наука, занимающаяся подобными комплексными исследованиями, называется бионика. Термин был впервые использован майором Джеком Стили в 1960 году на конгрессе ВВС США.
Живые существа обязаны изобретать новые способы выживания и приспособляемости, иначе они просто исчезнут. Это приводит к появлению самых причудливых методов выживания. Попытки выжить - основа эволюции. Только наиболее приспособленный и смелый выживает. Такой метод в сочетании с бесчисленным количеством живых существ приводит к невероятным изобретениям.
Исследователи всего мира все чаще обращаются к этому бесконечному банку данных, имеющему возраст в миллиарды лет. Если быть точным, бионика как наука (но под другим названием) берет свое начало в 19 веке, когда английский садовник Джозеф Пакстон на выставке в Лондоне в 1851 году представил свой Хрустальный Дворец, революционное сооружение длиной 600 метров, напоминающее формой и использующее в качестве вдохновения лист гигантской водяной лилии Victoria Amazonica.
В течение длительного времени архитектура была основным "потребителем" идей от природы. Лондонский сквер Ройян похож на двустворчатую раковину гигантского моллюска Тридакна (Tridacna). Жак Коель, основатель Центра изучения естественных структур (Center for the Study of the Natural Structures) изобрел цилиндрические пустотелые строительные блоки под впечатлением от исследования структуры ствола осоки.
Иногда мы не копируем природные изобретения, но "изобретаем велосипед", и позже находим такое изобретение уже готовым в природе, например, как изобретение определенной формы мостов, форма которых уже присутствует в живой природе в тазовых костях страуса и других больших птиц.
Композитные материалы
В детстве мы падаем, поднимаемся, ударяемся головами, и при этом в большинстве случаев выходим из столкновения без повреждений. При той же массе кость тверже стали благодаря своей форме и составу. Это сочетание прочности и сопротивляемости присутствует в природе везде. Молодые деревья простирают свои корни в твердом грунте и скальных щелях, которые они расширяют в процессе роста. Они выстаивают в жестоких ураганах, когда бетонные столбы и каменные дома разрушаются стихией. Дятлы высекают отверстия в дереве, и силы, которые прилагаются к их мозгу, моментально разрушили бы любой другой мозг. Шкура крокодилов отражает копья, стрелы и даже пули..
Первые оптические волокна были сделаны в 1951 году, и могли переносить свет, переотражая его от внутренних стенок. Если вы думаете, что оптоволокно - чудо инженерии, то вы ошибаетесь - это "изобретение" уже многие тысячи лет используется природой. В Антарктике есть море Росса, а в этом море растут гигантские губки высотой до 30 метров. А из этих губок выходят светопроводящие волокна, захватывающие свет и проводящие его внутрь тела губки, к колонии живущих внутри особых бактерий. При этом свет несколько раз изменяет свое направление по пути внутрь губки. Чем не оптоволокно?
Последние исследования привели к появлению науки биомиметики, которая занимается разработкой новых материалов и технологий по образу и подобию природных. К примеру, композиты - твердые вещества, состоящие из двух и более компонентов, для достижения особых свойств, недоступных составляющим их материалам. Один из наиболее популярных композитов - стеклопластик, из которого делаются корпуса катеров и лодок, стрелы для луков и весла для гребли. Делается стеклопластик путем внедрения в массив жидкой или полужидкой пластмассы тончайших стеклянных волокон. Когда пластмасса затвердевает, получается легкий, прочный и упругий материал.
Природные композиты
Композитные материалы на основе графитовых и карбоновых пластиков открыли новые возможности по изготовлению конструкционных материалов для самолетов, космических кораблей, спортивного инвентаря и автомобилей. И как часто получается, природа придумала такие материалы гораздо раньше и наделила их лучшими свойствами. Вместо стеклянных или кремниевых волокон в телах животных, человека используется особый фиброзный ("армированный") протеин, который называется коллаген. Он придает прочность и упругость коже, кишечнику, хрящам, сухожилиям, костям и зубам (за исключением эмали). В растительном мире вместо коллагена используется другое волокно - целлюлоза.
Коллагеновые композиты - самые продвинутые на сегодняшний день материалы, которые наука могла бы взять за образец. К примеру, сухожилия, которые прикрепляют мышцы к костям, состоят из скрученных волокон. Каждое из этих волокон состоит из более мелких скрученных волокон. И так далее, вплоть до мельчайших волокон, которые состоят из переплетенных молекул...
Китовая шкура
В качестве еще одного примера рассмотрим шкуру горбатого кита. Взрослый кит весит около 36 тонн - как полностью загруженный грузовик. Длиной этот гигант достигает 16 метров и имеет длинные грудные эластичные плавники, похожие на крылья, что на первый взгляд странно для морского животного. Эти необычно выглядящие крылья большой длины - особенность этого кита, больше ни у какого морского животного таких нет. Для чего же они ему?
Когда кит собирается поесть, он подплывает снизу по спирали к косяку рыбы или рачков. После кит начинает производить множество больших воздушных пузыри диаметром полтора метра, которые увлекают добычу на поверхность, где кит легко за один-два раза проглатывает ее всю. Для своего размера кит двигается очень быстро, в чем ему и помогают крылья-плавники. Их верхний край не сплошной, как у самолетов или других китов, а зазубренный, формируя особые правильные повторяющиеся бороздки на поверхности плавника. Когда кит плывет вверх, к поверхности, конфигурация бороздок увеличивает подъемную силу, компенсируя большое сопротивление воды. Вокруг зазубрин и бороздок образуются водовороты, которые помогают киту всплывать вверх по узкой спирали. Если бы плавники были ровными, то водные и пенные вихри, образующиеся на плавниках, тормозили бы движение и снижали управляемость. Подобные решения применяются в современной авиации - хвосты самолетов и другие устройства также призваны упорядочивать движение воздуха/воды и увеличивать стабильность движения.
Еще одна, далекая на первый взгляд связь наблюдается между пожарными шлангами и форелью. Для покрытия внутренней поверхности шланга используется особая резина под названием полиокс (polyox), состав которой изобретен в процессе изучения вещества, покрывающего чешую форели и снижающего трение о нее воды. Такое покрытие в шлангах помогает выбрасывать воду дальше и быстрее при использовании насосов той же мощности.
http://mindhobby.com/nature1/
![[identity profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png){kind=small}
no subject
Date: 2008-05-29 06:56 am (UTC)no subject
Date: 2008-05-29 11:55 am (UTC)no subject
Date: 2008-05-29 12:21 pm (UTC)no subject
Date: 2008-05-29 12:53 pm (UTC)no subject
Date: 2008-05-29 12:58 pm (UTC)no subject
Date: 2008-05-29 03:03 pm (UTC)no subject
Date: 2008-05-29 03:05 pm (UTC)no subject
Date: 2008-05-29 05:32 pm (UTC)no subject
Date: 2008-05-29 06:21 pm (UTC)no subject
Date: 2008-05-29 06:21 pm (UTC)no subject
Date: 2008-05-29 06:46 pm (UTC)Но у нас есть ты, которая нашла, прочитала, выбрала, объединила по темам, отбросила ненужное, скомплектовала, рассортировала, отредактировала и выставила на всеобщее обозрение.А могла бы прочитать, хмыкнуть, удивленно поднять бровь и все...
Исполать тебе, красна девица! (Точно не знаю, что это обозначает, но кажется очень подходящим):)))
no subject
Date: 2008-05-29 06:49 pm (UTC)Спасибо на добром слове:)