Kategorija: Uncategorized

Kameleon lahko spreminja barve s kombinacijo pigmentov in strukturnih barv. Pod plastmi barvnih celic je plast, imenovana iridofor. Te proizvajajo strukturno barvo. Namesto da vsebujejo pigment, iridofori vsebujejo organizirano paleto prozornih nano kristalov, ki odražajo določene valovne dolžine svetlobe. Odbojna svetloba se dojema kot barva. Za posnemanje učinka teh kristalov raziskovalci običajno uporabljajo nanokristale celuloze, ki se sami sestavijo v film in odsevajo svetlobo, da ustvarijo barvo, tako kot kameleon. Kristalne nanostrukture so lahko izdelane iz različnih materialov, vendar so pogosto sestavljene iz neobnovljivih virov nafte. Te materiale je težko reciklirati in se več let razgrajajo. Poleg tega so nanokristali celuloze krhki in jih je težko izdelati.

Znanstveniki so nekoč verjeli, da so kameleoni spremenili barvo s širjenjem pigmentov po koži, podobno kot hobotnice ali lignji. Kameleoni lahko spremenijo barvo z raztezanjem kristalov pod kožo, ki odražajo določene valovne dolžine svetlobe.  Kristali pa se ne raztezajo zlahka. Da bi odpravili to oviro, so raziskovalci zamrežili polimer, imenovan PEGDA z nanokristali, kar pomaga povečati prožnost. Rezultat je raztegljiv film, ki ob raztezanju le-tega ustvari svetle mavrične barve, od rdeče do modre. Ko se film spet sprosti, se vrne v prvotno barvo. Film se lahko raztegne do 39% prvotne dolžine, preden se zlomi.

Koža kameleona kot navdih za barvni film.

Film je izdelan iz kombinacije polimerov in nanokristalov celuloze, zaradi česar je barvno spremenljiv in prilagodljiv.

Prednosti: Povečana prilagodljivost, povečana vzdržljivost

Aplikacije: Bankovci, varnostne kartice, predelovalne dejavnosti

Obravnavani cilji ZN za trajnostni razvoj: Industrijske inovacije in infrastruktura

Obiščite nas na družabnih omrežjih (Facebook, Instagram)

Povzeto po AskNature.org

Kamele so sodoprsti kopitarji, ki jih uvrščamo v družino Camelidae, ta pa je edina danes živeča družina v podredu žuljevinarjev (Tylopoda). Kamele imajo take usnjate ustnica, da lahko jejo bodičevje. Kamele so sorodne lamam in alpakam. Uporabljajo jih za nošnjo tovora. Kot zanimivost: v nekaterih državah jih uporabljajo celo policisti. Kamele imajo debelo plast izolacijskega krzna, ki zmanjša količino vlage, izgubljene v puščavski toploti, katera jih ščiti pred dehidracijo.

Ker so biološki vzorci in živilski proizvodi pogosto shranjeni v hladilniku, so zaradi tega ranljivi za okvare opreme in s tem sčasoma razpadejo. Poleg tega je pošiljanje teh izdelkov v ali hladilni posodi ali na suhem ledu drago, obenem pa se  porabi preveč materialov. Zaradi tega, je njihov sistem bil kot navdih za učinkovit hladilni sistem z zasnovo hlajenja z izolacijo izhlapevanja, ki odpravlja porabo energije. Le-ta je narejen iz dveh slojev. Notranji sloj je izdelan iz hidrogela, iz katerega lahko voda hitro izhlapi, podobno kot znojnice. Zunanja plast je aerogel, ki zadržuje zunanjo toploto, vendar omogoča prehajanje vodne pare, podobno kot kamela krzno. Vodna para ima hladilni učinek, saj povečuje čas, potreben, da topla temperatura okolice doseže vsebino v hladilnem sistemu. Sistem je postavljen tako, da je hidrogel enostavno rehidriran. Celoten material je debel manj kot pol centimetra.

Prednosti: Trajnost, zmanjšana poraba energije, manj odpadkov Aplikacije: Farmacevtski izdelki, shranjevanje hrane, HVAC sistemi Obravnavani cilji ZN za trajnostni razvoj: Dobro zdravje in dobro počutje; Trajnostna mesta in skupnosti; Odgovorna proizvodnja in poraba.

Obiščite nas na družabnih omrežjih (Facebook, Instagram)

Povzeto po AskNature.org

Medtem, ko večina rib uporablja svoje repe za plavanje, ga morski konjiček, ki se štejejo med vrsto rib, uporablja za namen oprijemanja in držanja stvari. Morski konjiček biva  v plitvih in tropskih vodah. Morski konjiček se oprime za predmete, kot so morske alge ali kosi koral, in se drži z repom, ko se želi skriti pred plenilci. Prav tako, ko lovi hrano.

Z lahkoto se zlijejo s koralami ali morskimi algami in ko mimo priplava hrana, kot je plankton ali majhna riba, jo zlahka zgrabijo.

Rep morskega konjička je zasnovan tako, da pomaga morskemu konjičku oprijeti predmete in mu omogoča, da ostane na enem mestu, ne da bi se pri tem utrudil (učinkovita raba energije).  Čeprav je rep morskega konjička s strani zavit in okrogel, je njegova kostna struktura v pogledu od blizu kvadratne oblike, kar pomaga ustvariti dodaten oprijem. Rep morskega konjička je sestavljen iz štirih majhnih plošč v obliki črke L, ki so razporejene v kvadrat. Ti kvadratki so zloženi drug na drugega, kar ustvarja dolg rep. Ker ima kvadratna oblika ravne, dolge stranice, se lahko morski konjiček z večjim delom repa oprime predmeta in ga trdno drži. To si lahko predstavljamo kot avtomobilsko pnevmatiko.

Avtomobilska pnevmatika je krožne oblike s strani, vendar je ravna, kjer se dotika cestne površine, s tem je pnevmatiki omogočen večji cestni oprijem in nadzor nad avtomobilom, kot je prikazano na spodnji skici. Če bi bila avtomobilska pnevmatika bolj zaobljena tam, kjer se  dotika ceste, bi se ceste dotaknil majhen del površine, s tem bi se tudi onemogočil nadzor pnevmatike avtomobila.

To velja tudi za morskega konjička; če bi bil njegov rep sestavljen iz krožnih kosti, bi bilo manj kontaktnih površin, s katerimi bi  lahko oprijel predmete. Ko morski konjiček oprime za predmet, se štiri ploščice krčijo in drsijo ena mimo druge. Prožnost repa morskemu konjičku olajša prilagajanje ali tesnejši oprijem. Ko sprosti oprijem, kosti zdrsnejo nazaj v prvotni položaj. Sposobnost tesnejšega prijema omogoča, da se morski konjiček varneje drži, ko so oceanski tokovi močni, kar mu omogoča učinkovitejši lov na plen.

Možna uporaba navdiha iz narave v tehniki:

Pri načrtovanju robotov za izvajanje nalog se morda zdi, da bi bilo posnemanje človeških rok najboljša izbira za doseganje širokega spektra končnih in natančnih gibov. Toda narava je razvila veliko tehnik prijemanja predmetov, od katerih je vsaka primerna za določene naloge. Na primer, mehanizem za prijemanje repa morskega konjička je lahko idealen za stroje, ki delajo pod vodo ali v aplikacijah, kjer je spolzek material. Ker so repi morskega konjička prilagodljivi, se lahko upognejo in se uprejo poškodbam. Podobna prilagodljivost lahko pomaga robotom za iskanje in reševanje pri krmarjenju po negotovih okoljih, da bi rešila ljudi.

“Ravne zunanje površine kvadratnega prereza v primerjavi s krožnim prerezom povečajo kontaktno površino in stabilnost, ko se ovijejo okoli predmeta … Sploščena topologija kvadratne arhitekture ima več funkcionalnih prednosti, povezanih z upogibanjem in zvijanjem, ki bi morskim konjičkom omogočile, da z večjim nadzorom dojemajo predmete.”

Obiščite nas na družabnih omrežjih (Facebook, Instagram)

Povzeto po AskNature.org

Navdih iz narave: oči komarjev. Prednost je visoka ločljivost in nizka energija. Uporablja se v robotiki, za medicinske naprave, avtonomna vozila, … Umetne sestavljene oči so koristne za robotiko in druge aplikacije, ki zaradi svoje preprostosti in večnamenskosti potrebujejo aparat, podoben kameri. Droni ali roboti jih lahko uporabljajo za hitro skeniranje in slikanje okolice. Ustvarjanje umetnega očesa pa je težko, ker zahteva poravnavo različnih fotorecepcijskih in optičnih komponent na ukrivljeno površino.

Raziskovalci so razvili postopek izdelave tekočine, ki ustvarja sestavljene leče, ki posnemajo številne značilnosti očesa komarjev. Najprej so večkratne mikro leče prevlečene z oljnimi kapljicami, obdanimi z nanodelci silicijevega dioksida. Leče so nato razporejene v tesno zapakirano mrežo okoli večje kapljice olja. Nato se struktura strdi z UV svetlobo. Nanodelci imajo tudi lastnosti proti zamegljevanju, kar pomeni, da lahko leča deluje tudi v vlažnih okoljih. Objektiv ima splošni kot gledanja 149 stopinj, podobno kot oko komarjev.

Razvoj sestavljenih leč je izziv zaradi potrebe po posnemanju vseh značilnih ukrivljenosti, skupaj z njihovimi funkcionalnostmi. Znanstveniki lahko prikažejo, kako lahko ukrivljenost, ki je značilna za nanodelce, kapljice emulzije in tekoče frnikole, posnema hierarhično strukturo in funkcionalnost očesa komarjev. Po polimerizaciji mikro leče tvorijo eno-plast na kapljici olja, da ustvarijo optično prozoren mm tekoči marmor, ki deluje kot sestavljena leča. Nato so opredelili optične in površinske lastnosti sestavljenih leč in ugotovili, da reproducirajo funkcionalnost očesa komarjev. Preproste in razširljive metode za ustvarjanje sestavljenih leč bi lahko pomagale pri razvoju naprednih sistemov vida. 

Žuželke, kot so muhe, imajo sestavljene oči, ki so ukrivljene mreže mikroskopskih leč. Vsaka posamezna leča zajame sliko in možgani jih nato združijo. To žuželkam omogoča, da dosežejo periferni vid, ne da bi morali premikati oči ali glavo. To pomaga prihraniti dragoceno energijo za organizem.

Obiščite nas na družabnih omrežjih (Facebook, Instagram)

Povzeto po AskNature.org

Sodobnega bivanja si danes ne moremo predstavljati brez prezračevalnih naprav in sorodnimi napravami. Že od pradavnine si svoja bivališča uspešno in energijsko varčno prezračujejo termiti in čebele. Svoja gnezda gradijo v osrčju velikih termitnjakov. Iz gnezda se topel zrak dviga v zračno omrežje blizu zunanje stene termitnjaka. Od tam se zatohli zrak porazgubi skozi porozne stene, noter pa prodira svež hladni zrak in se spušča na  dno termitnjaka. Od tam kroži naprej v gnezdo. Vse to, so navdihi iz narave s katerimi si lahko pomagamo pri učinkovitemu komuniciranju z napravami.

S sodobno tehniko si človek hladi stanovanja. Toda že veliko prej so si bivališča ohlajevali in si jih še ohlajujejo termiti. Nekateri termitnjaki imajo na dnu odprtine, skozi katere vstopa svež zrak. V ekstremno vročem vremenu pa tudi podtalna voda, ki izpareva ter ohlaja zrak.

Prav tako je zanimivo, da čebele vedno najdejo svoj panj, ob tem pa znajo prenesti informacijo o dobri paši tudi drugim čebelam delavkam. Čebele so zelo zaposlene in obenem okretne. Kljub njihovi omejeni možganski moči, lahko posamezniki nagonsko zaznajo, katero delo mora biti v koloniji opravljeno. Problem, ki se pojavi pri kompleksni človeški infrastrukturi, kot je električno omrežje, je da posamezni deli medsebojno ne komunicirajo.

Zanimivi primeru so ptice selivke ali golobje pismonoše, ki vedno najdejo pot domov. Po poskusih z golobi pismonošami sklepajo, da se ti vračajo domov z zaznavanjem zemeljskega magnetnega polja. Tudi ptice selivke najdejo pot domov z magnetnim kompasom v svoji glavi. Zanimiv je tudi let divjih gosi, ki letijo v obliki črke V. Zamah s krili prve ptice ustvarja vzgonsko silo, ki pomaga tudi ptici neposredno za njo.

Več o navdihih iz narave si lahko preberete tukaj.

Obiščite nas na družabnih omrežjih (Facebook, Instagram)

Repinec – rešitev – sprijemalna zadrga ježek. Ta najbolj znani izdelek bionike sedaj uporablja na milijone ljudi. Leta 1948 je švicarski znanstvenik George de Mestral odkril princip delovanja te zadrge. Vedno, ko se je vrnil z lova s svojim psom, sta bila prekrita z rastlino. Ta rastlina je bila repinec. De Mestral je analiziral mehanizem bodic pod mikroskopom in jih kopiral. Ta “izum narave” je bil patentiran pod imenom blagovne znamke VELCRO.

Repinca, kot tudi številne druge rastline proizvajajo semena, prekrita z drobnimi trnki. Mimoidoče živali tako s prenosom pomagajo rastlini razpršiti semena. Čeprav je sama ideja preprosta, je Mestral potreboval 10 let, da je zasnoval proizvodni postopek, ki je omogočil množično proizvodnjo Velcro®.

V repincu je na stotine majhnih “trnkov”. Razvoj sprijemalne zadrge se je izkazala za težavno, vendar je bil Mestral odločen. Čeprav je bilo “zankasto” blago mogoče izdelati s sorazmerno lahkoto, kljukastega tekstila ni bilo mogoče ustvariti tako hitro. Mestral je sčasoma izumil napravo – na osnovi strižnih las, ki se uporabljajo v brivnici. Bombaž je bil takrat najbolj komercialno dostopna tkanina, vendar je bil prešibak in tanek, da bi kavelj zagotovil resnično moč oprijema. Med poskusom z različnimi tekstili v Lyonu v Franciji je Mestral naletel na najlonsko nit, ki se je po naključju vmešala v njegove tkanine. Takrat je odkril, da ima najlon idealne lastnosti. Po odpravi te ovire se je Mestral odločil, da bo svoj revolucionarni izum poimenoval “velur” (žamet) in “kvačkanje” (kavelj), od tod tudi ime blagovne znamke.

Sprijemalna zadrga, vsestranska uporabnost 

Prav gotovo je sprijemalna zadrga ena boljših izumov, saj nam olajša življenje na številnih področjih. Svojo praktično naravnanost prikaže že pri otroških obuvalih ter ostalih oblačilih, pri čemer ni potrebno uporabljati raznih vrvic in ostala odvečna zapenjanja. Lahko se jo uporabi kot pripomoček za dom in razne materiale. 

Obiščite nas na družabnih omrežjih (Facebook, Instagram)

Povzeto po AskNature.org in študijskega gradiva.

Hidrofobnost rastlin je že bila raziskana, spregledano pa je bilo dejstvo, da se te rastline skorajda ne morejo umazati. Posebno učinkoviti so bili poskusi s ščitastimi listi indijskega lotosa (Nelumbo nucifera). Znanstveniki so samočistilni mehanizem poimenovali lotosov efekt, ki je simbol čistosti. Kapucinka čisti svoje liste z lotosovim učinkom. Rastrski elektronski mikroskop ESEM prikazuje, kako se vodne kapljice odmaknejo od lista. Do tega pride zaradi vozličaste strukture listov. Voda se odbija z večjo hitrostjo, pri čemer odplakne tudi umazanijo in ustvari samočistilni učinek.

Lotosov učinek – ki ga je temeljito raziskoval botanik Wilhelm  Barthlott, s sodelavci na Univerzi v Bonnu. Pred več kot 30 leti je opazil, da so površine rastlin, kot je npr. lotus, zmeraj čiste. Zaradi lotosovega učinka se delci prahu ne morejo oprijeti površine. Vodne kapljice se ne morejo razširiti in ne morejo steči preko oziroma se samo dotakniti delcev prahu, kot se to po navadi zgodi na gladkih površinah. 

Lotosov učinek je našel svoje mesto v vrsto različnih izdelkov, vse od področja gradbeništva, tekstilne industrije in različnih področij. 

S specialnim kemijskim postopom se lahko preoblikuje površina tkanine na takšen način, da postane podobna površini lotosovega lista. Tkanino z lotosovim učinkom pripravijo tako, da na njo nanesejo kroglice silicijevega dioksikda različnih velikosti, nato pa jih prevlečejo z vodo in olje odbojnim polimernim apreturnim filmom. Tako preoblikovana površina tkanine postane super vodo in olje odbojno zato se ne zmoči z vodo, kot tudi ne umaže z blatom, čajem, oljem. 

Podjetje Elrus prodaja strešne kritine, ki za strešnike uporablja posebne materiale oziroma glazure, ki preprečujejo rast raznih lišajev, mahu in preprečuje zbiranje umazanije na strešnikih. 

Rastlinski listi uporabljajo še več nanotehnologije. Njihov sistem pogosto urejajo forisomi. To so mikroskopsko majhne mišice, ki v kapilarnem sistemu rastline odpirajo poti ali pa jih – če je rastlina poškodovana – zapirajo. Gradiva s samočistilnim efektom lahko pripomorejo k varčevanju z vodo in kemičnimi sredstvi ter znižujejo stroške vzdrževanja.

Obiščite nas na družabnih omrežjih (Facebook, Instagram)

Povzeto po AskNature.org in študijskega gradiva.