Bionics lótuszhatás - a természetből másolva. BR Knowledge
A bionika klasszikusa: a lótuszhatás. Évtizedek teltek el a felfedezéstől a gyakorlati felhasználásig. Az ember csak csodálhatja a természet tökéletességét - vagy tanulhat belőle.
Wilhelm Barthlott bonni botanikus és bionikus tudós az 1970-es években fontos felfedezést tett: a Távol-Keleten honos lótuszvirág levelei mindig tiszták. Az a tulajdonságuk, hogy megtisztítják magukat. A több évtizedes munka során ezt az úgynevezett lótuszhatást gondosan megvizsgálták. Most szabadalmaztatott és gyakorlati használatban van.
Bionika: tiszta az öntisztító felületnek köszönhetően
A lótuszlevél csak az elektronmikroszkóp alatt tárja fel titkát: Apró viaszkristályok ülnek a levél felületén, amelyek durva, lekopogtatott szerkezetet kölcsönöznek a levélnek. A számtalan mikroszkopikus gomb azt jelenti, hogy a szennyező részecskék és a vízcseppek csak néhány érintkezési pontot érintenek a levéllel, ezért nem tudnak megtapadni. A vízcseppek gömbösen gurulnak le, szennyeződéseket és porszemcséket visznek magukkal.
A lótusz hatása a mindennapi életben
A lótuszhatásnak köszönhetően: egy mézes kanál, amely nem ragasztja el a mézet ...
A kutatóknak sikerült ezt a durva mikrostruktúrát újrateremteni mesterséges felületeken. Manapság a lótuszhatásnak számos alkalmazási területe van: van olyan homlokzati festék, amely egyszerűen elgurítja a vizet és a szennyeződéseket a ház falairól, valamint a szilikon viaszt, amelyet különböző anyagokra - például napellenzőkre, tetőcserepekre vagy fizetős rendszerek érzékelőire - lehet permetezni. A lótuszhatás különösen alkalmas olyan felületekre, amelyek folyamatosan szélnek és időjárásnak vannak kitéve.
A lótusz hatása a jövőben
A tudósok folyamatban vannak a lótuszhatás további alkalmazási területeinek megnyitásával. Elképzelhető például az öntisztító autófesték és az ablaktábla. Ez eltekintene azok tisztításától. De ez a látomásos ötlet még nem vált valósággá, ami annak is köszönhető, hogy a lótusz hatású felületek automatikusan mattá válnak. Nem jó érv az autóiparban.
Öntisztító felület a lótuszhatásnak köszönhetően: ablakokhoz, homlokzatokhoz vagy autókhoz
Kutatást folytatnak a lótuszhatású felülettel rendelkező repülőgépek lezárásával kapcsolatban is. Akkor a vízcseppek és a jégkristályok már nem tapadtak a szárnyakra és a törzsre. Megszüntetné a téli idegesítő jégtelenítést. De a bevont felület még nem elég stabil a nagy sebességhez. A felszíni szerkezet azonnal megsemmisülne.
A természet mint tanár
Fényvisszaverő pillangószárny
Bionika - a természet technológiává válik: a pillangószárnyak modellként szolgálnak a mobiltelefonok fejlesztéséhez.
A pillangószárnyak ötleteket adnak a mobiltelefon kijelzőinek, laptop képernyőinek és szemüvegének fényvisszaverő bevonatához: A Karlsruhe Műszaki Intézet tudósai felfedezték, hogy az üvegszárnyú pillangó szárnyai (szintén: "erdei szellem", lat. Greta oto) alig tükrözik a fényt, ezért többnyire átlátszók. A szárnyakon található szabálytalan nanostruktúrák felelősek ezért. A látószögtől függően a fény két-öt százaléka visszaverődik a pillangószárnyról. Üvegtáblával nyolc-száz százalék. Az intézet az első alkalmazásokat az állatmodell alapján kívánja kifejleszteni.
Repülő medúza
Bionika - a természetből lemásolva: A tudósok számára a medúza úszási mozgása a repülőgép modellje.
A New York-i Egyetem tudósai kifejlesztettek egy repülőgépet, amely utánozza a medúza úszási mozgását. Négy kör alakú elrendezésű szárnya van, amelyek kinyílnak és becsukódnak. Ennek eredményeként a mindössze 2,1 gramm súlyú szerkezet felemelkedik és lebeg a levegőben. Az ornithopter - egy repülőgép, amely a szárnyak mozgatásával hajtja elő - irányítási technológia és vitorlafelületek általi stabilizálás nélkül képes kezelni. Az új eszköz három szénszálas gyűrűből, egy kis motorból és nyolc centiméter hosszú szárnyakból áll, amelyeket átlátszó poliészter film borít.
Az ölyv ihlette
Repülőgépek modellje és így a bionika része: a ragadozó madarak repülési mozgása, mint az itteni ölyv
A bionisták energiatakarékos módszert találtak a repülőgépek számára a ragadozó madarak megfigyelésével. Az ölyvek és keselyűk repülés közben néhány tollat terítettek szárnyaik hegyére. Ez megakadályozza a levegő örvényeit, amelyek lassítják őket, és segít a madaraknak csúszni a levegőben anélkül, hogy sok energiát használnának. Felfelé hajlított szárnyakkal ez az elv átvihető a repülőgépekbe, és elősegíti az üzemanyag-megtakarítást.
Öngyógyítás a lianákban
Lianas: A bionikai tudósok öngyógyító mechanizmusukat építõanyagokhoz akarják használni
A habbal történő építkezésnek egyetlen előnye van: az építmények rendkívül könnyűek. De rendkívül sebezhető is. Ezért a tudósok öngyógyító anyagokat keresnek a természetben - és megtalálták a növényvilágban. A lianák nagyon gyorsan növekednek. Ha repedések jelennek meg a szárakban, néhány napon belül meggyógyulnak. Az alapszövet sejtjei a könnybe duzzadnak és bezárják a sebet. Hamarosan az olyan anyagoknak, mint a habbal bevont membránoknak képesnek kell lenniük arra, hogy megjavuljanak, majd építőanyagként használhatók fel.
Tökéletesség víz alatt
A bionika modellje: az áramvonalas szamár pingvin
A kutatók megpróbálják kialakítani a tökéletes áramvonalas alakot. Eredmény: Egy futurisztikus tengeralattjáró prototípusa, amelyet kutatási célokra kell használni, nagy mélységben. A pingvin volt a keresztapa. Gyorsan és elegánsan mozog a vízben - igazi úszó úr, tökéletes áramvonalas formával. A víz feletti és alatti járműgyártók csak álmodozhatnak ilyen alacsony áramlási ellenállásról.
A pók megmutatja, hogyan
Inspirálja a bionikusokat új kutatások elvégzésére: egy darázspók hálója
A müncheni olimpiai stadion sátorteteje: építészeti remekmű és műszaki remekmű. A 74 800 négyzetméteres tetőt összekapcsolt acélkábelek alkotják. A természetben nagyon hasonló konstrukcióval való összehasonlítás nyilvánvaló: a pókháló. Ostya-vékony keresztirányú és hosszanti szálak olyan hálót nyújtanak, amely ellenáll a hatalmas nyomó- és húzóerőnek. A pók selyem nagyon könnyű, ugyanakkor rendkívül stabil és rugalmas. Tulajdonságok, amelyek új kutatásra ösztönzik a bionikát.
Az álcázás művészete
Érdemes lemásolni a bionika számára: egy leopárd álcája, itt jól elrejtve egy fában.
Kipróbált álcázási eszköz, amelyet a katonaság az egész világon használ: apró színű foltok oldják a test körvonalait. Nehéz látni hasonló színű háttérrel. A természet megmutatja a trükköt. Az állatvilágban elterjedt az a művészet, hogy láthatatlanná tegye önmagát. A trükk itt: a kis területű minták optikailag feloldják a test körvonalait. Például a leopárd foltos szőrrel álcázza magát, amely lehetővé teszi, hogy beolvadjon a háttérbe.
A kaméleon mint a robotok példaképe
A világ legkisebb kaméleonja Madagaszkárról: Bionics másolja alagútrobotjainak mászóképességét.
A jénai egyetem tudósai mesterséges mászót fejlesztenek, robotot az alagutakhoz, aknákhoz és csövekhez, amely az állatmodellek, a kaméleonok és a patkányok elvei szerint működik. Ezért elemezték és filmezték a két állat mozgását a világon egyedülálló röntgensugaras videorendszerrel, amelynek kamerái másodpercenként akár 1000 képet is képesek leadni. A hüllő mászó elvet követ, mint a karmokkal mászó patkányok. A robotnak le kell másolnia a mászás különböző biológiáját, hogy biztonságosan mozoghasson, mint egy kaméleon, és gyorsan, mint egy patkány szűk ellátási alagutakban vagy kábelcsatornákban.
Beépített lengéscsillapítók
Szintén a bionika része és a modern fogtechnika modellje: gyöngyház kagylókból és csigákból
A kagylók egy gyöngyházhéjjal védik magukat, amely olyan stabil, hogy a bionikus tudósok mindent megtesznek annak érdekében, hogy újrateremtsék őket. A titok a gyöngyház mikrostruktúrájában rejlik: a mészszerkezetek biztosítják, hogy a héj ne engedjen utat. Között egy kitinből és fehérjéből készült "lengéscsillapítók" rendszere van, amely biztosítja, hogy a héj ne törjön össze. Az atomerőmikroszkóp feltárja, hogy a gyöngyház nagyon rendezett rétegekben épül fel, amelyek további stabilitást biztosítanak. A törhetetlen implantátumokban gyöngyházszerű anyag néhány év alatt forradalmasíthatja a fogászati technológiát.