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10 inventos increíbles inspirados en plantas y animales
Desde nuestros comienzos, nos hemos maravillado con las innovaciones de la naturaleza. Hace miles de años, nuestros antepasados copiaron la forma en que los depredadores pensaban, acechaban y cazaban. Incluso ahora, con toda nuestra tecnología, la naturaleza no ha perdido su atractivo. Numerosos inventos han sido inspirados por técnicas observadas en los reinos de plantas y animales.
Crédito de la imagen destacada: festo.com10 materiales para cosechar agua
Escarabajo del desierto de Namib
La lluvia no ha bendecido las arenas del desierto africano de Namib. La tierra es abrasadora, pero cada mañana se cubre con misericordia una ligera capa de niebla ligera. Es el hogar perfecto para el escarabajo del desierto de Namib.
Cuando las gotas de agua de la niebla se acumulan en la cáscara del escarabajo, las crestas repelentes al agua canalizan las gotas hacia su cabeza. La cáscara está salpicada de pequeñas protuberancias hidrófilas. A medida que la humedad se acumula, las gotitas se hacen más grandes hasta que se deslizan hacia la boca del escarabajo, apagando efectivamente su sed.
Los ingenieros del Instituto de Tecnología de Massachusetts han tomado esta habilidad para crear un material que puede recolectar agua del aire. Hecho de vidrio y plástico y lleno de las mismas pequeñas crestas, la sustancia esponjosa es barata y se puede construir simplemente imprimiendo puntos hidrofílicos en láminas de materiales hidrofóbicos.
Si una tienda de campaña imitara esta superficie, sería capaz de cosechar el agua de un día cada mañana. Además, la alta tolerancia del insecto al calor sugiere reflectores infrarrojos en su cubierta, que pueden ayudar en campos que necesitan equipos resistentes al calor, como el diseño de cohetes.
9 Microrobots vivientes
Lamprea
Las cosas serían mucho más fáciles si los médicos pudieran ingresar a su cuerpo e identificar la causa exacta del dolor o la enfermedad. La tecnología de imágenes a menudo es granulada con baja resolución, mientras que las máquinas de IRM son voluminosas y caras.
Con la inminente invención de robots que son lo suficientemente pequeños para nadar dentro del torrente sanguíneo, la medicina será mucho más fácil. El ciberplasma es un robot que está “vivo” en cierto sentido.
Cargado con sensores tomados de células de mamíferos reales, responde a los químicos y la luz de la misma manera que lo haría un organismo vivo. Completo con sensores oculares y nasales, el robot en miniatura contiene un sistema nervioso artificial impulsado por glucosa que registra los estímulos, que se convierten en señales eléctricas de la misma manera que funciona un cerebro real.
El ciberplasma se basa en el modelo de la lamprea, un tipo de pez parásito con una forma larga y tubular. Este animal posee un sistema nervioso simple que es fácil de imitar y construir en un cuerpo robótico. Con el tiempo, el robot de lamprea puede estar navegando dentro de su cuerpo para buscar tumores, coágulos de sangre o sustancias químicas.
8 brazo robótico
Elefante
Compuestos por más de 40,000 músculos, los troncos de elefante son tan ágiles como las manos humanas, capaces de recoger manzanas de una rama o arrancar un árbol entero del suelo. Su diseño versátil también ha inspirado un brazo robótico. La empresa alemana Festo ha desarrollado Bionic Handling Assistant, un apéndice que se puede utilizar para alterar la tecnología de manejo para la cooperación hombre-máquina.
Empuñando cuatro garras metálicas, el robot aprende de la misma manera que lo haría un bebé humano a través de prueba y error. Al alcanzar y agarrar objetos continuamente, determina qué músculos mover. El robot puede memorizar los cambios en su posición a través de ajustes de presión dentro de los tubos que alimentan sus músculos artificiales.
Hecho de poliamida, este material estructural es lo suficientemente fuerte como para levantar pesos pesados y lo suficientemente ágil para realizar procedimientos delicados, como recoger un huevo. El maletero demuestra ser un beneficio para fábricas, laboratorios y hospitales, donde proporciona manejo adicional para proyectos dirigidos por personas.
7 trenes bala
Martín pescador y búho
Cuando salen de un túnel, los trenes bala extremadamente rápidos de Japón crean un "boom del túnel" ensordecedor debido a la forma de la nariz del tren. Al empujar el aire a altas velocidades, produce una pared de viento que crea una raqueta y desperdicia combustible al disminuir la velocidad del tren.
¿La solución? Toma algún consejo de los pájaros.
Kingfishers cuentan con un pico aerodinámico que hace que la pesca sea más práctica. Gracias a la forma puntiaguda de su nariz, el ave puede sumergirse en arroyos sin salpicaduras. El pico reduce el impacto al permitir que el agua fluya más allá del pico en lugar de ser empujado hacia delante.
Eiji Nakatsu, ingeniero y observador de aves, modificó la punta redondeada del tren bala para imitar el diseño de la factura de un martín pescador. Ahora el tren puede correr a 300 kilómetros por hora (185 mph) con un consumo energético reducido y resistencia al aire.
Además, gracias al escurridizo búho, el ruido similar a un trueno también fue amortiguado. La nariz se modificó para adaptarse al diseño de las plumas de la lechuza, que son lo suficientemente silenciosas para evadir incluso a los ratones más cautelosos.
6 Robots Squishy
Pulpo
¿Quién dijo que los robots tienen que ser duros y metálicos? Un equipo de investigadores italianos descubrió las ventajas del cuerpo blando de un pulpo. Con la capacidad de nadar, sostener objetos y gatear, el robot pulpo usa mucho menos poder de computación para funcionar.
En lugar de moverse en formas matemáticamente predecibles, como las máquinas de cuerpo duro, los robots pulpo se encogen, ondulan y enrollan. Carecen de extremidades rígidas y articulaciones fijas, lo que es un beneficio.
Otros robots modelados a partir de esqueletos sólidos requieren una programación cuidadosa y otros trabajos para evitar que se introduzcan en objetos. También tienen una tendencia a volverse erráticos, incluso peligrosos, alrededor de humanos y nuevos terrenos.
Los robots blandos son mucho más seguros.Pueden retorcerse en nuevas formas y adaptarse bien a su entorno. Con tales formas, es posible que rescaten a personas atrapadas, interactúen con nosotros y funcionen sin programación previa.
5 flores cyborg
Rosa
¿Sabías que las rosas pueden conducir electricidad?
Magnus Berggren y su equipo de investigadores en Suecia pudieron crear este poder al enhebrar cables diminutos a través de los sistemas de las plantas. Después de remojar las rosas en una solución de polímero orgánico, la corteza de rosa se retiró para revelar los diminutos “cables” de polímero que serpenteaban a través de los tallos. Más tarde demostraron ser electrónicamente conductoras.
Este método hizo posible que los investigadores pudieran controlar la fisiología de las rosas, como no permitir que las flores florecieran antes de una helada o ayudar a prevenir la sequía. Estas modificaciones no entran en los frutos o semillas.
Aunque los cambios permanentes pueden afectar negativamente a un ecosistema, esta invención se puede activar o desactivar fácilmente.
4 catéteres repelentes de gérmenes
Los tiburones
Con su elegancia y durabilidad, la piel de tiburón es útil para todo tipo de cosas, desde trajes de baño hasta zapatos. Lo que no esperábamos, sin embargo, fueron los catéteres.
Los gérmenes son una preocupación en todos los hospitales. Con tanta gente entrando y saliendo, no es ningún secreto que las superficies pueden cubrirse fácilmente con gérmenes, lo que propaga la enfermedad de un paciente a otro.
El ingeniero Tony Brennan descubrió que nada es más limpio que la piel de tiburón. La superficie está llena de diminutas alfombras de escamas dentadas que evitan que el limo, las algas y las lapas se enganchen a los cuerpos de los tiburones. Afortunadamente, la piel de tiburón también detendrá las bacterias causantes de enfermedades como E. coli.
Sharklet es una empresa que está aprovechando este concepto. Hasta ahora, está funcionando. Su siguiente paso es inventar catéteres hechos de piel de tiburón, que podrían ayudar a prevenir una fuente común de infecciones.
3 Vacuna, ADN y preservación de células madre
Plantas de resurrección, tardígrados y más
Usando la hibernación extrema, las plantas de resurrección, una especie de musgo del desierto que se seca en temperaturas intensas, "mueren" y parecen estar muertas durante años, incluso décadas. Pero una vez que regresan las lluvias, las plantas fácilmente se vuelven exuberantes y verdes de nuevo.
Los tardígrados, osos de agua microscópicos, también son uno de los animales más resistentes de la Tierra. Han sido lanzados al espacio exterior, expuestos a temperaturas extremas como el cero absoluto y 150 grados centígrados (300 ° F), y han sido forzados a soportar la radiación y pasar años sin agua.
En respuesta, el agua se marchita. Luego se despiertan, rehidratados, cuando su entorno vuelve a ser favorable. Las gambas, los nematodos y la levadura de panadería son solo algunos otros que utilizan técnicas de hibernación similares.
Durante estas pruebas, los organismos simplemente reemplazan toda el agua en sus cuerpos con azúcar. A medida que el azúcar se endurece en vidrio, los organismos entran en un estado de animación suspendida. Si bien este método seguramente puede matar a los humanos, aún es una buena noticia para nosotros: las vacunas, el ADN y las células madre ahora pueden conservarse durante un período de tiempo más prolongado.
Cada año, dos millones de niños mueren de enfermedades que se pueden prevenir fácilmente. Las vacunas perecen rápidamente en climas cálidos, pero este conservante de azúcar se endurece hasta convertirse en cuentas microscópicas dentro de las vacunas, lo que prolonga su vida útil hasta años.
2 robot que salta sobre el agua
Zancudo de agua
Los insectos que nadan en el estanque pueden caminar sobre el agua gracias a la "piel" que cubre todos los cuerpos de líquido. Conocidas como tensión superficial, las moléculas se unen en una fuerza conocida como cohesión.
Se ha construido un robot ligero que salta, en lugar de caminar, sobre el agua. Este robot es de cuerpo blando y pesa solo 68 miligramos. Aunque los ingenieros ya han diseñado bots que pueden caminar sobre el agua, este es único porque puede saltar sobre la superficie del agua sin hundirse.
Los investigadores pudieron hacer esto mediante la observación de zancos de agua. Estos insectos aceleran sus piernas gradualmente, sin dejar ir el agua hasta que es hora de saltar. Ejercen la cantidad correcta de fuerza, manteniendo la tensión superficial intacta y total.
Al tomar prestada esta táctica, el robot aplica gradualmente un par de torsión suficiente para lanzar, pero no sobrepasa el límite de la "piel" del agua. Esta acción imita el movimiento de la pata de una pulga y puede saltar a unos impresionantes 14 centímetros. Este robot en miniatura puede resultar útil en operaciones de vigilancia y rescate.
1 Mejor visión de rayos X
langosta
Es difícil trabajar con los rayos X, por eso las máquinas de rayos X en los aeropuertos son tan voluminosas. Sin embargo, los científicos ahora están copiando una técnica utilizada por los ojos de langosta para obtener una mejor visión de rayos X.
En lugar de refracción, o la flexión de la luz por una lente, las langostas ven utilizando la reflexión. Sus ojos están cubiertos de cuadrados, similares a los espejos planos, que reflejan la luz en ángulos precisos para formar imágenes desde cualquier dirección.
Este diseño resulta útil para los astrónomos, quienes anhelan telescopios que puedan enfocar los rayos X desde ciertas áreas del espacio. Mientras que un espejo normal solo permitiría que pasaran los rayos X, las formas de los ojos de la langosta se utilizan para crear matrices de tubos pequeños, cuadrados y huecos, hechos de vidrio de plomo. Curvado en esferas con forma de ojo, el material refleja los rayos X y se embala en telescopios.
Estos crustáceos también han inspirado otros inventos, como los microchips y el dispositivo de imágenes de rayos X Lobster Eye, una "linterna" que puede ver a través de paredes de acero de 8 centímetros (3 pulgadas) de espesor.
Cuando el dispositivo envía una serie de rayos X de baja potencia a través de una pared, algunos rebotan de los objetos del otro lado. Estas señales se canalizan a través de los tubos y crean imágenes al igual que los ojos de las langostas. Este invento puede ser importante para localizar bienes robados o ilegales.