على الرغم من أن الإنسان مخترع متميز، إلا أنه يتضاءل بالمقارنة مع الطبيعة الأم. لذلك، من وقت لآخر، لا يتردد في سرقة الأفكار منها.وتسمى عملية الابتكار هذه بالتقليد الحيوي. عندما يلهم البشر الكائنات الحية، فإن هذا يؤدي إلى اختراعات غير عادية إلى حد ما مثلسيارة سمكة أو روبوتات خفافيش أو قطارات مستوحاة من الطيور! ندعوكم اليوم لاكتشاف عشرة ابتكارات تكنولوجية مستوحاة من بيئتنا الطبيعية.
1- منقار الرفراف للقطارات
شينكانسن هو قطار فائق السرعة، يتنافس مع قطارنا الفرنسي TGV.شكلها مختلف قليلاً عن قطاراتنا الكلاسيكية، وهي ليست مجرد خيار جمالي. اليابان بلد جبلي للغاية وللسفر عبره دون عوائق يجب أن تمر قطاراته عبر العديد من الأنفاق. فقط عندما يدخل القطار إلى النفق بسرعة كبيرة (بسرعة 300 كم/ساعة) ينضغط الهواء في الداخل. ولا تتسبب هذه الظاهرة في التلوث الضوضائي فحسب، بل إنها تؤدي أيضًا إلى إبطاء سرعة السيارة بشكل كبير. ولذلك حاول العلماء إيجاد طريقة لفقد أقل قدر ممكن من السرعة.
وأثناء إجراء الأبحاث، اكتشف مهندسو السكك الحديدية أنه في الطبيعة، كان هناك حيوان يواجه نفس المشكلة: الرفراف.يجب على هذا الطائر الصغير الذي يتغذى على الأسماك (لضمان غداءه) أن يدخل الماء بينما يفقد أقل قدر ممكن من السرعة. ولذلك فقد طور منقارًا ديناميكيًا للغاية يسمح له باختراق الماء مع الحفاظ على أكبر قدر ممكن من السرعة.
ولذلك قام بناة الشينكانسن بتعديل مقدمة القطار بحيث تشبه منقار الطائر الصغير وكانت هناك معجزة!أثبتت الاختبارات أنها حاسمة للغاية. هذا الإصدار الجديد أسرع وأكثر اقتصادا ويتسبب في تلوث ضجيج أقل في الأنفاق مقارنة بالقطارات عالية السرعة الأخرى. أحسنت أيها الطائر الصغير!
2- توربينات الرياح "زعانف الحوت".
كما أعطت الطبيعة دفعة قوية لقطاع الطاقة المتجددة.استعارت توربينات الرياح التي تحصد الطاقة من الرياح خاصية من الحوت الأحدب لتكون أكثر كفاءة.هل سبق لك أن تساءلت كيف تتحرك هذه الثدييات الضخمة بسرعة ورشاقة عبر الماء؟ ويرجع ذلك جزئيًا إلى النتوءات الصغيرة التي تسمى الدرنات الموجودة على هذه الزعانف. في عام 2004، قامت شركة WhalePower الكندية بإنشاء نموذج أولي لتوربينات الرياح المسننة التي تحاكي شكل هذه الزعانف. والنتيجة واضحة: حققت توربينات الرياح مكاسب في إنتاج الطاقة بنسبة 20%، كما أنها أكثر هدوءاً بشكل ملحوظ من غيرها.
3- سطح لاصق مستوحى من أرجل الوزغة
تتمتع أرجل أبو بريص بخصائص لاصقة غير عادية. إنها تسمح لهذه السحلية بالتشبث بسطح عمودي دون الانزلاق.لذلك قام فريق من العلماء من جامعة أمهرست في ماساتشوستس بدراسة جدية لآلية أرجل أبو بريص لمحاولة تجميع قوة الالتصاق الخاصة بهم.
بفضل فك رموز العديد من العناصر التي تتفاعل مع بعضها البعض (الأوتار والعظام والجلد وخاصة المجموعة: الشعيرات المجهرية الموجودة تحت الأصابع والتي تشكل شرائط لاصقة)،وتمكن فريق الباحثين من تصميم “Geckskin”. تعتبر هذه المادة اللاصقة استثنائية لأن قطعة بمساحة 40 سم مربع فقط على سطح عمودي يمكنها دعم حوالي 317 كيلوجرامًا.بالإضافة إلى ذلك، فإن هذا الشريط المذهل، Gecksin، يمكن إعادة استخدامه بسهولة ويتطلب القليل من الجهد لفصله.
4- سمكة مرسيدس
عندما قرر مهندسو مرسيدس الاستلهام من الطبيعة الأم، كانت النتيجة سيارة مرسيدس بنز بيونيك الاختبارية لعام 2005.قد لا تكون هذه السيارة براقة بشكل خاص ولكنها ليست أقل استثنائية. وهي من أخف المركبات وأكثرها ديناميكية هوائية وكفاءة في استهلاك الوقود رغم حجمها الكبير (طولها أكثر من 4 أمتار).
لإنشائه، استوحى مهندسو مرسيدس الإلهام من السمكة الصندوقية. حيوان صغير يعيش في المياه الاستوائية ويستطيع السفر ستة أضعاف طول جسمه في الثانية.مثير للإعجاب للغاية، أليس كذلك؟ من خلال بناء سيارة نموذجية مستوحاة من شكلها الخاص، نجحت مرسيدس في إنشاء السيارة الأكثر ديناميكية هوائية في فئتها.
5- الفيلكرو
هل تعلم أن مخترع الفيلكرو، هذه المادة ذاتية اللصق والتي يطلق عليها غالبًا "الخدش"، كانت مستوحاة من الفاكهة؟
كان من الممكن أن يكون السويسري جورج دي ميسترال قد اكتشف ذلك بعد رحلة صيد مع كلبه. وبعد إزالة الكرات الصغيرة الملتصقة بشعر كلبه، تساءل كيف ظلت عالقة بشكل منهجي في معطفه.وبفضل القليل من الملاحظة تحت المجهر، فهم أن بذور الأرقطيون الصغيرة هذه كانت مزودة بخطافات مرنة قادرة على التعلق ثم العودة إلى شكلها الأصلي.ومن هناك، تخيل قطعتين من قماش النايلون، إحداهما بها حلقات صغيرة والأخرى بها خطافات صغيرة. وفويلا، ولد الخدش!
6- روبوتات تجسس الخفافيش
ليس باتمان وحده هو الذي يستلهم الخفافيش.قدم الجيش الأمريكي منحة بقيمة 10 ملايين دولار لجامعة ميشيغان لباحثيها لبناء طائرة تجسس مقاس 6 بوصات مستوحاة من الخفافيش.
الغرض من هذا الجهاز هو جمع ونقل المعلومات بسرعة حول منطقة القتال الحضرية (مقاطع الفيديو والأصوات والصور والغاز وما إلى ذلك). استلهم الباحثون العاملون على هذا الروبوت COM-BAT (الإلكترونيات الدقيقة وتكنولوجيا المحاكاة الحيوية المتقدمة) من المخلوقات الليلية لتصميم أجهزة الاستشعار وأدوات الاتصال والأجنحة لهذه المركبة الجوية الدقيقة. ويمتلك هذا الروبوت الملقب بـ "الخفاش" أيضًا رادارًا مصغرًا ونظام ملاحة يسمح له بالعثور على طريقه في الظلام.
7- سواتر مستوحاة من العث
إذا لم تؤلمك عيناك عند النظر إلى أجهزتك اللوحية أو الهواتف الذكية، فاعلم أن ذلك بفضل العث!وقد ألهم السطح الملتوي والمضاد للانعكاس لعيونهم المركبة الباحثين. هذه الخاصية هي التي تسمح للحشرات بتجنب رصدها من قبل الحيوانات المفترسة في الظلام. ولذلك قام المهندسون في معهد فراونهوفر لميكانيكا المواد (IWM) في ألمانيا بنسخها لإنشاء طلاء نانو يقلل من الانعكاسات على الشاشات والنظارات.
8- بدلات "جلد القرش".
تعتبر الحيوانات المائية مصدرًا رائعًا للإلهام لمصممي ملابس الغوص.وقد ألهم جلد سمك القرش على وجه الخصوص، والذي يتكون من حراشف محززة صغيرة، المصنعين بشكل كبير.وينتج تأثير يسمىتأثيرريبليت. تسمح الأخاديد الصغيرة الموجودة في حراشفها بمرور الماء بشكل أفضل على جلد الحيوانات المفترسة. وبالتالي، يكون الاحتكاك أقل بكثير ويكون المكسب في الديناميكا الهوائية كبيرًا.يتم استخدام استنساخ هذا الهيكل على نطاق واسع لإنشاء بدلات الغوص وهياكل القوارب وحتى جلود الطائرات.
9- مصابيح اليراع
يتم تضخيم الضوء المنبعث من هذه الحشرات الصغيرة الساحرة (لجذب شريكها الجنسي) من خلال شكل بطنها. لذلك تم إلهام العلماء لإنشاء لمبة LED أقوى من المصابيح الأخرى.في المتوسط، مصابيح LED لها نفس شكل الذباب الناري55مرات أكثر كفاءة من المصابيح التقليدية. تقدم حقيقي!
10- أجهزة استشعار "دولفين" لرصد موجات التسونامي
الاكتساح انتشار الناقلهو نظام ثوري صممته شركة EvoLogics الألمانية. أجهزة الاستشعار الخاصة به مستوحاة من طريقة الاتصال الخاصة بالدلافين لإصدار ترددات صوتية عالية ومراقبة الزلازل تحت الماء. ويمكن للجهاز، الذي تم وضعه على عمق أكثر من 6000 متر، إطلاق الإنذار في حالة حدوث تسونامي.
