Compartir:
10 maneras más increíbles en que la naturaleza nos gana en tecnología
Los seres humanos hemos logrado algunos logros asombrosos: rascacielos, viajes espaciales, buceo en aguas profundas y Dilbert Comics, entre otras cosas. Sin embargo, tan inteligentes como nosotros, todavía tenemos mucho que aprender de nuestros compañeros terrícolas. Las plantas y los animales demuestran increíbles hazañas de ingeniería todo el tiempo.
La biomimetismo es el acto de modelar estructuras, materiales y sistemas después de unidades y procesos biológicos. Te hemos hablado antes sobre tecnologías que imitan las características de los animales. Aquí hay diez ejemplos más de cómo la naturaleza nos ha enseñado a crear tecnología avanzada.
10 piel de tiburón y viajes aéreos
Hay una razón por la que los tiburones han sido el tema de tantas historias terroríficas; Son algunos de los depredadores más eficientes que se encuentran en la naturaleza. Estos cazadores tienen que agradecer a su piel optimizada por el agua por ayudarlos a alcanzar sus velocidades máximas. La superficie de la piel de tiburón está formada por pequeños "dientes" llamados dentículos dérmicos. Estos dentículos dérmicos (también conocidos como escamas placoides) tienen surcos que canalizan el agua, lo que reduce la resistencia.
El diseño ideal de la piel de tiburón ha sido la fuente de numerosos momentos "Aha" entre los inventores. Una brillante aplicación proviene de tres científicos de la Sociedad Fraunhofer, una organización de investigación alemana. Desarrollaron una pintura especial después de estudiar de cerca la piel de tiburón. Esta pintura, cuando se cepilla sobre una plantilla especial y se aplica a la superficie de los aviones, logra la estructura de la piel de tiburón y reduce la resistencia. Los investigadores afirman que si esta pintura se aplicara a todos los aviones del planeta, ahorraría hasta 4.48 millones de toneladas de combustible por año.
9 escuelas de peces y parques eólicos
Es fascinante ver a un banco de peces nadar en sincronía a través del mar. Parecen mantenerse el uno al otro sin importar qué, incluso cuando hacen giros repentinos. Una teoría detrás de este comportamiento es que los peces en una escuela pueden desviarse de los patrones de flujo de los peces circundantes. Esencialmente, la escolarización actúa como una técnica de ahorro de energía.
Un equipo en Caltech dirigido por el profesor John Dabiri diseñó aerogeneradores verticales que funcionan de manera similar. Cuando se agrupan, se vuelven más eficientes energéticamente al usar la corriente de aire generada por las turbinas vecinas. El resultado es una serie de turbinas eólicas que pueden superar a los molinos de viento convencionales. Estos hallazgos han sido respaldados por estudios similares realizados por Stanford, Johns Hopkins University y University of Delaware.
8 ballenas jorobadas y palas de turbina
La naturaleza tiene aún más que enseñarnos sobre la eficiencia de la energía eólica, como lo demuestra la ballena jorobada. Tanto la ballena jorobada como los aerogeneradores se benefician al reducir la cantidad de resistencia en sus superficies. El gigante apacible logra esto gracias a las protuberancias en sus aletas, llamadas tubérculos. Los tubérculos permiten a la ballena maniobrar con una resistencia mínima, que es necesaria cuando se busca comida.
Por supuesto, el diseño se traslada bien a los aerogeneradores. El profesor Frank Fish de la Universidad de West Chester trabajó con un equipo para diseñar una pala de turbina con tubérculos. El diseño resultante funcionó tan bien que incluso podría acumular viento en áreas de baja velocidad del viento. Fish es presidente de una operación con sede en Canadá llamada Whalepower, que se dedica a mejorar los diseños de turbinas y ventiladores basados en los hallazgos de su equipo.
7 geckos y adhesivo de poder
Admítelo: En algún momento de tu vida, has estado un poco celoso de que los geckos puedan subir paredes sin esfuerzo. El misterio del lagarto escalador de pared ha desconcertado a los observadores durante milenios. Finalmente se resolvió en 2002, cuando los investigadores descubrieron millones de pequeños pelos en los pies del geco llamados setas. Las setas ayudan a producir fuerzas electrostáticas débiles, de corto alcance, llamadas fuerzas de van der Waal.
Si bien ha habido muchas aplicaciones propuestas para esta proeza de la naturaleza, una en particular ha tenido éxito por derecho propio: un producto llamado Geckskin. Tres graduados emprendedores de la Universidad de Massachusetts Amherst crearon este súper adhesivo reutilizable inspirado en la mecánica de los pies de gecko. El material pegajoso puede contener hasta 317 kilogramos (700 lb) en una pared lisa. Desde su debut, Geckskin ha ganado elogios de organizaciones y medios de noticias como CNN, Bloomberg y El guardián (el último de los cuales se refirió a él como "papel de mosca para elefantes").
6 murciélagos y smartcanes
Los murciélagos son famosos por su destreza nocturna, que proviene de su capacidad única para distinguir objetos en la oscuridad mediante la ecolocación. Emiten frecuencias de sonar de tono alto que rebotan en objetos con los que la criatura podría colisionar mientras vuela.
Un equipo de investigación del Instituto Indio de Tecnología de Delhi, India, tomó el ejemplo de los murciélagos para revolucionar el bastón blanco estándar utilizado por las personas ciegas. A través de su investigación, crearon el SmartCane. El dispositivo emite una señal similar a los murciélagos para detectar objetos potencialmente peligrosos. El dispositivo se conecta a un bastón blanco estándar. Cuando las ondas regresan al dispositivo, vibra para avisar al usuario para evitar un objeto en su camino.
Aunque ya existen tecnologías similares, como el Ultracane ampliamente disponible, los desarrolladores de SmartCane querían crear un producto que no solo fuera útil sino también asequible para todos. El SmartCane se vende a unos $ 50, en comparación con el Ultracane de $ 1,000.
5 escarabajos y recolección de agua
La ingeniería de formas efectivas de recolección de agua ha sido uno de los mayores desafíos de la era moderna. El agua es un recurso tan valioso que es difícil de creer que cualquier criatura podría simplemente sacarla del aire. sin embargo, el Stenocara gracilipes El escarabajo puede hacer justamente eso.
Este escarabajo es originario del desierto costero de Namib, en el sudoeste de África, uno de los lugares más cálidos y poco acogedores de la Tierra. Cuando el viento barre la niebla desde el océano, las gotas de agua se acumulan a lo largo de una serie de protuberancias de vidrio a lo largo de la espalda del escarabajo. Las gotas luego corren por pequeños canales hasta la boca del escarabajo. Este proceso es crucial para la supervivencia del insecto, ya que la niebla solo rueda aproximadamente seis veces al mes.
Ha habido múltiples intentos por parte de los investigadores para replicar esta habilidad útil. Por un lado, los científicos del Ministerio de Defensa británico llevaron a cabo una investigación en 2001 sobre la creación de carpas y tejas que pueden acumular agua en regiones secas. Una compañía llamada NBD Nano también se inspiró en el escarabajo. Fundada por cuatro graduados con títulos en biología, química orgánica e ingeniería mecánica, el objetivo de la empresa es producir una botella de agua autocompletada basada en la cáscara del escarabajo. A partir de 2012, estaban produciendo un prototipo para salir al mercado.
4 esponjas de mar y paneles solares
A primera vista, la esponja de hojaldre naranja puede no parecer mucho. ¿Para qué más podría alguien usarlo, aparte de un accesorio de ducha moderno? Resulta que estos invertebrados simples tienen una capacidad especial para recolectar silicio del agua de mar y usarlo para construir sus cuerpos esponjosos. Este proceso podría potencialmente proporcionar una manera de construir paneles solares más económicos y ecológicos.
Los fabricantes suelen crear paneles solares colocando productos químicos sobre una superficie inerte para crear una capa delgada y cristalina. La capa actúa como un semiconductor que genera una corriente eléctrica cuando la luz del sol la golpea. Este proceso de alta temperatura y baja presión consume mucha energía y, por lo tanto, es costoso.
El investigador Daniel Morse y su equipo de la Universidad de California en Santa Bárbara idearon una manera de imitar la capacidad de la esponja naranja para producir silicio sin usar altas temperaturas y baja presión. La esponja realiza esta hazaña gracias a una enzima llamada silicatein, que ayuda a convertir el ácido silícico en agua de mar en picos de sílice.
Al utilizar nitrato de zinc líquido en lugar de agua de mar y amoníaco en lugar de silicato, el equipo pudo replicar el proceso de la esponja de mar y aplicarlo a las células solares. El proceso necesita más desarrollo, pero es una forma prometedora de hacer que la energía solar sea más accesible para todos.
3 avispas de madera y taladros espaciales
Las herramientas construidas para uso en el espacio exterior suelen tener los mismos problemas: son voluminosas, trabajan lentamente y absorben grandes cantidades de energía. El taladro espacial no es una excepción. Aún más problemático, el movimiento de los taladros al estilo de la Tierra puede hacer que se alejen flotando en un entorno de baja gravedad.
Entra en la gran avispa de la madera. También conocidas como la avispa cola de cuerno, las hembras de esta especie lucen un ovipositor, una estructura con forma de tubo puntiagudo que se usa para poner huevos, en la parte posterior de sus cuerpos. y depositando los huevos en el tronco. Todo el proceso no le hace ningún daño, lo que es impresionante, dado que este pequeño insecto básicamente está conduciendo su cuerpo hacia la madera sólida.
En 2006, un equipo de cuatro científicos de la Universidad de Bath en el Reino Unido publicó un documento en el que se proponía un simulacro espacial modelado a partir de la avispa hembra. Este taladro sería lo suficientemente potente como para perforar roca sólida con el mismo diseño que el ovipositor. Julian Vincent, el profesor de biomimética del equipo, dijo que la parte más difícil fue lograr que las agencias espaciales aceptaran el nuevo diseño. Él dice que a los ingenieros espaciales no les gusta usar nuevas tecnologías si la actual aún funciona.
2 mariposas y pantallas libres de deslumbramiento
Las mariposas son muy buenas para inspirar la tecnología visual, por lo que no es sorprendente que el secreto para eliminar el brillo de la pantalla del teléfono móvil también pueda provenir de estas hermosas criaturas. En 2015, investigadores alemanes en el Instituto de Tecnología de Karlsruhe hicieron un descubrimiento sorprendente: la presencia de estructuras nanoscópicas de forma irregular en las alas de la mariposa glasswing elimina la mayor parte de la luz reflejada. Sus hallazgos fueron publicados en la revista. Comunicaciones de la naturaleza.
La investigación sobre cómo aplicar esta tecnología a las pantallas de dispositivos móviles aún está en curso. Si tiene éxito, puede besar luchando para leer su teléfono al aire libre adiós.
1 termitas y edificios verdes
Una increíble hazaña de la naturaleza que se encuentra en toda África es el poderoso montículo de termitas. Construidas enteramente de tierra, estas estructuras pueden permanecer sorprendentemente altas y albergar colonias masivas de termitas. No solo eso, sino que también tienen un método muy eficaz para regular la temperatura y la ventilación. Por un lado, los montículos se construyen generalmente con una orientación norte-sur. Esto permite que el montículo absorba calor a su base cuando el Sol está bajo y evita demasiada exposición al calor durante la parte más calurosa del día. Las termitas abren y cierran una serie de respiraderos dentro del montículo para regular el aire caliente que sube a través de la base de la estructura. Impresionante, ¿verdad?
Ingenieros de todo el mundo han tomado nota de las habilidades de diseño de las termitas y las han adaptado para uso humano. El Eastgate Center en Harare, Zimbabwe, el mayor complejo comercial y de oficinas del país, se construyó sobre los principios de la arquitectura verde inspirados en los montículos de termitas. Este edificio no tiene sistemas de calefacción o enfriamiento convencionales, pero utiliza un sistema pasivo compuesto de ventiladores y ventilaciones para regular las temperaturas durante todo el año. Fue diseñado por el arquitecto local Mick Pierce, quien también diseñó un edificio similar en Melbourne, Australia.