Вдохновение от природы, часть 2

[murysia]

Продолжение статьи Вдохновение от природы.

Паутина

Натуральный композит, который всегда интересовал ученых - паутина. Она в 5 раз прочнее стали и очень пластична. Паутина может растягиваться на треть сильнее, чем нейлон (в 4 раза перед разрывом). Также паутина не вибрирует под действием толчков, как, например, сеточный цирковой батут. В противном случае добыча просто отскакивала бы от нее, а во время дождя падающие капли дождя доставляли бы пауку множество неудобств. Расчеты показали, что если сделать паутинное волокно толщиной 4 мм, оно смогло бы плавно остановить пассажирский самолет, не разорвавшись. А пауки ведь могут производить до 7 видов паутины...

Представьте, что промышленность смогла бы производитьтакой материал в больших количествах. Это помогло бы создавать более надежные ремни безопасности, искусственные связки, легкие веревки и многое другое. Не забывайте при этом, что этот материал нетоксичен, в отличие от современных синтетических волокон, вызывающих множество проблем, начиная от аллергии и заканчивая раком. Для примера возьмем кевлар, из которого делают прочные волокна и бронежилеты. Кевлар производится из нескольких компонентов, в числе которых концентрированная серная кислота, нагретая до кипения. В итоге в состав волокон попадают очень опасные продукты окисления, которые весьма трудно оттуда удалить. В отличие от кевлара, волокна паутины состоят из протеинов и воды, и их уровень pH близок к тому, что существует у нас во рту.

Натуральные чудеса

Изучая окаменелую в янтаре древнюю муху, ученые обратили внимание на ее глаза. Они имеют специальное сетчатое покрытие, которое отражает и преломляет свет таким образом, чтобы максимальная его часть попадала внутрь глаза под прямым углом, вне зависимости от угла падения. Вам ничего это не напоминает? Подскажу - такое покрытие было бы находкой для конструкторов солнечных батарей и солнечных коллекторов, которые сейчас вынуждены устанавливаться на особые поворотно-следящие устройства, "ведущие" панели за Солнцем. Если бы удалось создать особое мушиное покрытие, то батарею можно было просто закрепить неподвижно, а все манипуляции со световым потоком происходили бы в этом покрытии. Это сильно бы удешевило производство солнечной электроэнергии.

Если опять посмотреть на эту муху, то можно найти аналогию с природной коробкой передач. Она (коробка) передает энергию от тела мухи (двигателя) к крыльям. Такая коробка передач имеет 3 скорости и позволяет переключать их на ходу. Технически она состоит из небольших дополнительных крыльев, которые управляют движением основных. И это всего лишь муха. Сколько же инноваций скрыто в более сложных существах!

Кальмар, осьминог и медуза обладают "двигателем", который позволяет им легко разгоняться в воде. Эти двигатели имеют такие свойства, которые люди до сих пор не могут скопировать - они мягкие и гибкие, устойчивые к большим давлениям воды, работают эффективно и бесшумно, и позволяют, к примеру, кальмару разгоняться до 32 км/ч и даже выпрыгивать из воды.

Еще можно привести классический пример - застежка типа "липучка". Я думаю, что многие из вас согласятся с тем, что в природе существует ее аналог, который и был прообразом изобретения - это чертополох. Швейцарскому инженеру Георгу де Местралу понадобилось 8 лет, чтобы создать такую застежку.

Крылья, лапы, хвост..

Крылья летательных аппаратов всех времен копируют аналогичные, созданные природой для птиц. Исследователи из университета Флориды создали прототип дистанционно управляемого планера длиной 60 см, который может планировать, а также быстро взлетать вверх и опускаться вниз. Его конструкция была спроектирована по образу и подобию чаек, обладающих чрезвычайно гибкими и развитыми крыльями. В планере небольшой мотор двигает несколько промежуточных металлических пластин, которые в свою очередь передают усилие на крылья. Достигнутая таким образом исключительная маневренность и бесшумность позволила проекту получить средства на дальнейшее развитие и изготовление аппаратов для поиска химического оружия в условиях города.

Ящерицы-гекконы обладают удивительной возможностью двигаться по вертикальным поверхностям и потолку. Их умение игнорировать силы земного тяготения связано с особыми волосками на лапках. Они не выделяют какого-либо клея или жидкости, а используют молекулярные силы притяжения, называемые силами Ван дер Ваальса. Эти силы, помноженные на тысячи волосков, помогают им удерживаться на любой гладкой поверхности, за исключением тефлона. Если бы удалось создать подобный материал, он бы сильно помог в медицине и других областях, где необходимо создать прочный разъемный шов между плоскостями.

Если вы думаете, что шлемы бравых американских (русских/украинских) пехотинцев, оборудованные современными сенсорами ночного видения, представляют собой чудо человеческой инженерной мысли - вы ошибаетесь. Природа, как всегда, это уже придумала. Большинство змей имеют развитую систему ночного инфракрасного зрения. К примеру, гремучая змея между глаз имеет небольшие бугорки, в которых сосредоточено несколько миллионов микроскопических тепловых датчиков. Они могут улавливать ничтожные изменения градиента температуры, помогая змее видеть теплокровных животных в любое время суток. У питонов эти датчики расположены на верхней губе.

Напоследок

Даже земляные черви представляют собой предмет пристального изучения. Используя принципы их передвижения, ученые пытаются создать роботов, способных протиснуться в самые отдаленные уголки строений, где присутствие человека нежелательно, например, химических предприятий или атомных электростанций.

Много других уникальных способностей существуют в природе и могут, будучи исследованы, изменить нашу жизнь. Холодный свет, испускаемый светлячками; арктические рыбы и лягушки, переживающие заморозку во время суровой арктической зимы и воскресающие; киты и дельфины, которые могут очень долго находиться под водой, вдохнув воздуха один раз; хамелеоны, меняющие свой окрас; крошечные птицы колибри, перелетающие Мексиканский залив с запасом "топлива" в 3 грамма...

Самая же большая мечта ученых - возможность воссоздать механизм фотосинтеза. В таком случае человечество отказалось бы от зависимости от ископаемых источников энергии, что в корне изменило бы ситуацию в современном обществе. Кто знает, может, это случится в недалеком будущем. Процесс познания, несмотря на бюрократическое болото и равнодушие, продолжается.. Я неисправимый оптимист и надеюсь, я не один такой среди читателей блога.
http://mindhobby.com/nature2/