Lotosový efekt Bionics - skopírovaný z prírody BR Knowledge
Je to klasika v bionike: lotosový efekt. Desaťročia prešli od objavenia po praktické využitie. Človek môže iba obdivovať dokonalosť prírody - alebo sa z nej poučiť.
Botanik a bionický vedec Wilhelm Barthlott z Bonnu urobil v 70. rokoch dôležitý objav: listy lotosového kvetu, ktorý pochádza z Ďalekého východu, sú vždy čisté. Majú kvalitu čistenia. V priebehu desaťročí práce bol tento takzvaný lotosový efekt starostlivo preskúmaný. Teraz je patentovaný a má praktické využitie.
Bionics: čisté vďaka samočistiacemu povrchu
List lotosu odhaľuje svoje tajomstvo iba pod elektrónovým mikroskopom: Na povrchu listu sedia drobné voskové kryštály, ktoré dávajú listu drsnú, hrboľatú štruktúru. Nespočetné množstvo mikroskopických gombíkov znamená, že častice nečistôt a kvapky vody majú iba niekoľko kontaktných bodov s listom, a preto nemôžu priľnúť. Kvapky vody sa sféricky odvalia a zachytia so sebou nečistoty a prachové častice.
Lotosový efekt v každodennom živote
Vďaka lotosovému efektu: medová lyžička, ktorá nebude držať med ...
Vedcom sa podarilo túto drsnú mikroštruktúru znovu vytvoriť na umelých povrchoch. V dnešnej dobe má lotosový efekt mnoho oblastí použitia: existuje fasádna farba, ktorá umožňuje jednoduché odvalenie vody a nečistôt zo stien domu, a silikónový vosk, ktorý je možné nastriekať na rôzne materiály, napríklad na markízy, strešné tašky alebo snímače mýtnych systémov. Lotosový efekt je vhodný najmä na povrchy, ktoré sú neustále vystavené vetru a počasiu.
Lotosový efekt v budúcnosti
Vedci sú v procese otvárania ďalších oblastí použitia lotosového efektu. Možné sú napríklad samočistiace farby na autá a okenné tabule. To by upustilo od ich čistenia. Ale táto vizionárska myšlienka sa ešte nestala realitou, čo je tiež spôsobené tým, že povrchy lotosových efektov sa automaticky stávajú matnými. Nie je to dobrý argument v automobilovom priemysle.
Samočistiaci povrch vďaka lotosovému efektu: na okná, fasády alebo automobily
Uskutočňuje sa aj výskum utesňovania lietadiel s povrchom s lotosovým efektom. Potom sa kvapky vody a ľadové kryštály už nemohli lepiť na krídla a trup. Nepríjemné rozmrazovanie v zime by bolo eliminované. Potiahnutý povrch ale ešte nie je dostatočne stabilný pre vysoké rýchlosti. Povrchová štruktúra by sa okamžite zničila.
Príroda ako učiteľka
Antireflexné krídlo motýľa
Bionika - príroda sa stáva technológiou: krídla motýľov slúžia ako model pre vývoj mobilných telefónov.
Motýlie krídla poskytujú nápady na antireflexnú vrstvu na displejoch mobilných telefónov, obrazovkách notebookov a okuliaroch: Vedci z Technologického inštitútu v Karlsruhe zistili, že krídla motýľa zo sklenených krídel (tiež: „lesný duch“, lat. Greta oto) ťažko odrážajú svetlo, a preto sú väčšinou priehľadné. Môžu za to nepravidelné nanostruktúry na krídlach. V závislosti od pozorovacieho uhla sa od motýlieho krídla odráža dve až päť percent svetla. Pri sklenenej tabuli je to osem až sto percent. Inštitút chce vyvinúť prvé aplikácie založené na zvieracom modeli.
Lietajúce medúzy
Bionika - kopírované z prírody: Pre vedcov sú plavecké pohyby medúz vzorom pre lietadlo.
Vedci z newyorskej univerzity vyvinuli lietadlo, ktoré napodobňuje plavecké pohyby medúz. Má štyri krídla usporiadané do kruhu, ktorý sa otvára a zatvára. Vďaka tomu sa konštrukcia, ktorá váži iba 2,1 gramu, zdvihne a vznáša sa vzduchom. Ornitoptéra - lietadlo, ktoré generuje pohon pohybom krídel - sa zaobíde bez technológie riadenia a stabilizácie pomocou povrchov plachiet. Nové zariadenie sa skladá z troch krúžkov vyrobených z uhlíkových vlákien, malého motora a osem centimetrov dlhých krídel, ktoré sú pokryté priehľadnou polyesterovou fóliou.
Inšpirované myšiakom
Model pre lietadlo a tak súčasť bioniky: letové pohyby dravých vtákov, ako tu myšiak lesný
Bionisti našli metódu úspory energie pre lietadlá pozorovaním dravých vtákov. Buzzardi a supi si počas letu roztiahli perie na koncoch krídel. Tým sa zabráni vzdušným vírom, ktoré ich spomaľujú, a pomáha vtákom kĺzať vzduchom bez použitia veľkej energie. S krídlami ohnutými nahor sa tento princíp dá preniesť do lietadla a pomáha šetriť palivo.
Samoliečenie v liane
Lianas: Vedci zaoberajúci sa bionikou chcú využiť svoj samoliečebný mechanizmus pre stavebné materiály
Stavba z peny má jednu výhodu: konštrukcie sú mimoriadne ľahké. Ale tiež mimoriadne zraniteľný. Preto vedci hľadajú samoliečebné materiály v prírode - a našli ich vo svete rastlín. Liany rastú veľmi rýchlo. Ak sa na stopkách objavia praskliny, zahoja sa ich do niekoľkých dní. Bunky základného tkaniva napučiavajú do slzy a uzatvárajú ranu. Materiály ako membrány pokryté penou by čoskoro mali byť schopné samy sa opraviť a potom ich použiť ako stavebné materiály.
Dokonalosť pod vodou
Model pre bioniku: efektívny somársky tučniak
Vedci sa snažia vytvoriť dokonalý tvar. Výsledok: Prototyp futuristickej ponorky, ktorá sa má používať na výskumné účely vo veľkých hĺbkach. Krstným otcom toho bol tučniak. Rýchlo a elegantne sa pohybuje po vode - skutočný majster plavec s dokonalým tvarom. O takom nízkom prietokovom odporu môžu výrobcovia vozidiel nad a pod vodou iba snívať.
Pavúk vám ukáže, ako na to
Inšpiruje bionikov k novému výskumu: web pavúka ôs
Stanová strecha olympijského štadióna v Mníchove: architektonické a technické majstrovské dielo. Strechu s rozlohou 74 800 metrov štvorcových tvoria vzájomne prepojené oceľové káble. Je zrejmé porovnanie s veľmi podobným konštruktom v prírode: pavučina. Tenké priečne a pozdĺžne vlákna tenké ako napínacia sieť napínajú sieť, ktorá odolá enormným tlakovým a ťahovým silám. Pavúkový hodváb je veľmi ľahký a zároveň mimoriadne stabilný a elastický. Vlastnosti, ktoré inšpirujú bionikov k novému výskumu.
Kamuflážne umenie
Pre bionikov stojí za kopírovanie: maskovanie leoparda, tu dobre ukrytého na strome.
Osvedčený maskovací prostriedok, ktorý používa armáda na celom svete: malé škvrny farby spôsobujú rozpustenie kontúr tela. Je ťažké to vidieť na pozadí podobnej farby. Príroda ukazuje trik. Umenie zneviditeľniť sa je rozšírené v živočíšnej ríši. Trik tu: maloplošné vzory opticky rozpúšťajú obrysy tela. Napríklad leopard sa maskuje škvrnitou kožušinou, ktorá mu umožňuje splývať s pozadím.
Chameleón ako vzor pre robotov
Najmenší chameleón na svete z Madagaskaru: Bionics kopíruje svoje lezecké schopnosti pre tunelových robotov.
Vedci z univerzity v Jene vyvíjajú umelého horolezca, robota pre tunely, šachty a rúry, ktorý pracuje podľa princípov jeho zvieracích modelov, chameleónov a potkanov. Preto analyzovali a snímali pohyby týchto dvoch zvierat pomocou röntgenového videosystému, ktorý je svetovým unikátom a ktorého kamery poskytujú až 1 000 obrázkov za sekundu. Plaz dodržiava iný lezecký princíp ako potkany, ktoré lezú s pazúrmi. Robot má kopírovať inú biológiu lezenia, aby sa mohol pohybovať bezpečne ako chameleón a rýchlo ako krysa v úzkych napájacích tuneloch alebo káblových vedeniach.
Vstavané tlmiče
Tiež súčasť bioniky a model pre modernú zubnú technológiu: perleť vyrobená zo škrupín a slimákov
Mušle sa chránia perleťovou škrupinou, ktorá je taká stabilná, že bionickí vedci robia všetko pre to, aby ich znovu vytvorili. Tajomstvo spočíva v mikroštruktúre perlete: vápenné štruktúry zabezpečujú, že škrupina neustupuje. Medzi nimi je systém „tlmičov“ vyrobený z chitínu a vaječného bielka, ktorý zaisťuje, že sa škrupina nerozbije. Mikroskop s atómovou silou ukazuje, že perleť je zostavená vo veľmi usporiadaných vrstvách, ktoré poskytujú ďalšiu stabilitu. Materiál podobný perleť v nerozbitných implantátoch môže o niekoľko rokov spôsobiť revolúciu v zubnej technológii.