Víte, že biomimetika je inspirace přírodou při konstrukčních řešeních?

Lidé patrně pojali myšlenku, že mohou zkusit létat, když sledovali vzduchem se pohybující zvířata kolem sebe. Z přírody pochází celá řada konstrukčních řešení, která posouvají naše technologie vpřed. Tomuto inženýrskému napodobování přírody se říká biomimikry neboli biomimetika.

Schopnosti rostlin a zvířat jsou nejen fascinující, ale při důkladném pozorování a výzkumu je mnohdy můžeme “opisovat” a využívat v inženýrství.

Začněme těmi nejmenšími. Hmyzí říše je pro vědu vskutku velkou inspirací. Kdysi už jsme tu psali o inspiraci škvorem. Nyní si představíme ještě několik dalších příkladů.

Pavučiny podněcují zvědavost vědců v mnoha ohledech. Jedním z těch méně očekávaných je sklo s pavoučími vlákny. Zjistilo se, že tato vlákna odrážejí UV záření, které dobře vidí ptáci. Odtud už byl jen krůček ke sklu, kterému se opeřenci v letu snadněji vyhnou.

Architekty a inženýry zaměřené na vzduchotechniku zase zaujali termiti, respektive jejich obydlí. Ukázalo se, že si termitiště díky speciálním vzduchovým kapsám i v extrémně horkých oblastech dokáží uvnitř udržet chládek. Tento poznatek se stal inspirací pro vznik ventilace, která využívá systém přirozeného proudění vzduchu, kdy horký vzduch opouští budovu vrchem, zatímco z podzemí proudí studený vzduch.

Světlušky slibují vylepšení efektivity a úspornosti LED žárovek a naopak černá křídla motýla Pachliopta aristolochiae z čeledi otakárkovitých, žijícího v jižní a jihovýchodní Asii, vedou k vývoji efektivnějších solárních panelů – tenčích, lehkých a především schopných pohlcovat světlo dopadající z různých úhlů. 

V době, kdy nás začíná sužovat nedostatek vody nám možná pomůže technologie vyvinutá na základě inspirace broukem Stenocara z čeledi potemníkovitých (Tenebrionidae) žijícím v Namibské poušti. Ten dokáže sbírat vlhko ze vzduchu a kondenzovat jej. Přiložené video názorně ukazuje, jak to funguje:

Dalšího influencera najdeme mezi plži. Sliz obyčejného slimáka totiž podnítil vznik nového lepidla, které naše tělo neodmítá a bude jej tak možné využít například při operacích plic či srdce pro spojování vlhkých tkání.

Z ptačí říše si jako příklad uvedeme ledňáčka. Tvar jeho zobáku byl použit na nové modely japonského rychlovlaku Šinkansen. Podařilo se díky tomu redukovat hlukové znečištění a ohlušující třesk vznikající při výjezdu rychlovlaku z tunelu, o 15 procent optimalizovat spotřebu elektřiny a ještě k tomu o 10 procent navýšit rychlost. 

Přilnavé nožky gekonů odjakživa budily řadu znepokojivých otázek. Jak se tak relativně těžký tvor může udržet na hladkém povrchu? A nejen, že se na něm udrží, ale hlavně se dokáže z daného místa bez problémů zase odpoutat. S obyčejnou lepicí páskou nebo přísavkou to tak jednoduché není. Dlouholetý výzkum nakonec přinesl výsledky a první možnosti průmyslového využití: robotická ramena pro manipulaci s těžkým nákladem, nástroje pro opravy a manipulaci v kosmu nebo kombinézy, ve kterých je možné šplhat po hladkých a strmých stěnách.

Mořští živočichové inspirovali vědce zase především v oblasti aerodynamiky a hydrodynamiky – manta se stala předlohou pro nový, efektivnější letoun, mikrošupiny žraločí kůže pro materiály na výrobu vnějšího pláště trupu lodí i pro plavecké vybavení, ploutve keporkaka pro vývoj efektivnějších ozubených listů nové generace větrných turbín. 

Kromě dynamiky podněcuje mořská fauna i k jiným nápadům. Vojáci například využijí speciální kamuflážní obleky, napodobující hlavonožce tím, že dovedou barevně splynout se svým okolím.

Inspiraci ale nabízí i rostlinná říše. Už v roce 1955 byl například patentován suchý zip, využívající systém háčků stejným způsobem jako plod bodláku.

Masožravá rostlina láčkovka (Nepenthes) má v nálevkovitém květu voskový povrch, znemožňující chycenému hmyzu únik z pasti. Vědci díky ní vyvinuli nepřilnavé, voděodpudivé, samoobnovovací povrchové nátěry pro průmyslové a zdravotní materiály (známé pod akronymem SLIPS), které odolají vysokým teplotám i silnému tlaku. 

Podobně i struktura povrchu lotosů zavdala vzniku vodě a mastnotě odolnému tmelu pro impregnaci nástrojů, dopravních prostředků a dalších průmyslových produktů.

Příroda bude asi navždy naší velkou moudrou učitelkou, ať už se naše nové poznatky dotknou oblasti dopravy, zdraví, architektury, průmyslového inženýrství, optiky, zemědělských systémů, nebo jiného odvětví. 

Zajímá vás materiálové inženýrství? Přihlaste se ke studiu na Katedře materiálu a strojírenské metalurgie Západočeské univerzity v Plzni.

 

Foto: Pixabay

Zdroje:

https://www.digitaltrends.com/cool-tech/biomimicry-examples/

https://www.sciencefocus.com/future-technology/biomimetic-design-10-examples-of-nature-inspiring-technology/

https://www.aranca.com/knowledge-library/articles/ip-research/technologies-inspired-by-nature

https://interestingengineering.com/biomimicry-9-ways-engineers-have-been-inspired-by-nature

https://cosmosmagazine.com/technology/technologies-inspired-by-nature