A biomimikri életünk mindennapi részét képezi. Bár nem is gondolnánk, de egy ruhára ragadt bogáncs, vagy a tavaszi szélben arcunkra tekeredő pókháló is sok tervezőt és mérnököt ihletett már meg, hogy egyszerű és mindennapi problémákra találjanak megoldást. A biomimikri központi gondolata ugyanis az, hogy a természet szükségszerűen kreatív, innovatív, és ennek következtében már megoldott számos olyan problémát, amivel mi csupán most szembesülünk. Íme tíz megoldás, amit mi alkottunk:
Gekkók ihlette tapadás
A természet mind a mai napig tud olyat mutatni, amire a tudomány csak keresgéli a megoldást. Pókember titkára azonban fény derült, amikor a gekkók lábának vizsgálatakor kiderült, hogy hogyan is képesek a tükörsima felületen akár fejjel lefelé is megtapadni. A titok lényege az ujjakon található szeta szálakban áll, valamint a Van der Waals-erő működésében, ami mikroszkopikus szinten segíti a tapadást.
Kutatók most a szetát szilikonból állítják elő, így bizonyos esetekben egyáltalán nincs szükség ragasztók használatára. Ez a gekkóbőr-technológia számtalan felhasználási formához vezetett, ilyen volt például a 2012-es Geckskin nevű eszköz is, aminek egy névjegykártya méretű darabkája 300 kg-ot tud megtartani. Ennek köszönhetően akár az ember is könnyedén mászhat majd a falon, de a NASA már alkalmazza Lemur (Limbed Excursion Mechanical Utility Robot) nevű robotját, ami a Nemzetközi Űrállomáson segít apróbb javításokat végezni.
Cápabőr a vitorlázásban és a kórházakban
A cápabőr másolatát vízelvezető és közegellenállást csökkentő tulajdonságai miatt használják különféle vízisportoknál. 1987-ben például a Stars and Stripes a cápabőr elvének alkalmazásával nyerte meg az amerikai vitorlás kupát. Sőt a hajón alkalmazott bevonat végül olyannyira hatékonynak bizonyult, hogy tisztességtelen előnyszerzésnek titulálták, s egy időre be is tiltották használatát.
Nem ez azonban az egyetlen technológia, ami a ragadozók kültakaróját másolva próbál megoldást találni egy hétköznapi problémára. Újabban az Uniroyal által gyártott gumiabroncsok felületén véd meg minket a vizes felszínen a csúszás miatt bekövetkező balesetektől. Az Uniroyal RainSport 3 és a RainExpert 3 abroncsok egyértelműen esőgumik, amik a cápabőr technológia mellett a vizes felületekre fejlesztett aszimmetrikus mintával és vízelvezető lamellákkal veszi fel a versenyt a vízátfolyások, és az aquaplaning jelenség ellen.
A cápabőr sajátossága, hogy olyan apró lemezekből áll, melyek redőzöttségük és hegyességük miatt leginkább fogakra hasonlítanak. Mivel a pikkelyek úszás közben mozognak is, nem tapad rájuk annyi szennyeződés és mikro-organizmus. A hajózásban ez azt jelenti, hogy a technológia használata során kevesebbszer kell a hajókat takarítani. Ami ennél is lényegesebb azonban, hogy mivel a baktériumok sem tudnak megtapadni, a cápabőr technológia az orvostudományban egyre fontosabb szerepet kaphat a fertőzések visszaszorításában. A Sharklet nevű cég például jelenleg is kísérletezik olyan felületek „cápabőrrel” történő bevonásával, amelyeket a legtöbbször érintenek emberek a kórházakban.
Életmentő pókháló
A pókháló ötször nagyobb szakítószilárdságú, mint az acél, valamint a kevlárnál is ellenállóbb és hajlékonyabb anyag. Mesterségesen előállított változatából légzsák, vagy golyóálló ruházat készülhet, de a gyógyászat sebészeti varrófonálként vagy kötszerként is alkalmazhatja, hiszen biológiailag lebomlik és felszívódik.
A madarak ráadásul akadályként látják ezeket a hálókat a levegőben, s gyakran kikerülik azokat. Ha a mérnököknek sikerülne ugyanezt mesterségesen elérnie, a madarak megmenekülhetnének attól, hogy üvegépületeknek csapódjanak. Ezt alkalmazva Arnold Glas, német mérnök, a pókok hálóját utánozva hozta létre Ornilux márkájú üvegét. A kifejlesztett technológia révén az üveg a madarak által még látható fény tartományában úgy veri vissza a fényt, hogy az számukra egy látható “rácsos hálót” rajzol ki, amit így vélhetően inkább elkerülnek.
Szélturbina bálna módra
Frank Fish biológus egy bostoni boltban szobrok között nézelődve vette észre, hogy a hosszúszárnyú bálna melluszonyán különös dudorok találhatók. Az evolúció során ezek azért alakultak ki, hogy a bálna úszás során sokkal nagyobb sebességet tudjon elérni. Úszás közben ugyanis a víz áthalad a csomók fölött, így sok-sok apró örvény képződik. A dudorok itt olyan módon terelik a vizet, hogy felhajtóerő jön létre. Ennek köszönhetően a bálna könnyebben tud felfelé úszni, és nem lassul le akkor sem, ha nagy szögben tárja ki uszonyait. Ilyen szögben pedig a dudorok a víz ellenállását is csökkentik.
Ez ihlette meg a WhalePower Projects létrehozóit is, akik a szélturbinák hatékonyságát szerették volna növelni. A turbinalapátokat ezért úgy alakították ki, mint a bálna huplis uszonya, csökkentve az ellenállást és a zajt is, mégis növelve ezzel a teljesítményt.
Jégmadár ihlette vonatorrok
Amikor a jégmadár az ízletes zsákmánya után veti magát, nagyobb csobbanás nélkül tud a víz alá merülni. Ez keltette fel Nakacu Eidzsi figyelmét is, aki a japán Sinkanszen vonalon száguldó szupervonat próbaútjait felügyelte. Az utak során felmerülő egyik nagy probléma ugyanis az volt, hogy amikor a vonat egy szűk alagúton száguld keresztül, lökéshullámokat gerjeszt, amelyek a cunamihullámokhoz hasonlóan fokozatosan erősödnek. Mire ezek a hullámok elérik az alagút végét, már hangsebességgel terjednek, és a kijáratnál alacsony frekvenciás hullámokat gerjesztenek. Ennek hangrobbanás és erőteljes rezgés az eredménye, amelyet a légáramlás kelt. A vasút mellett lakók panaszait figyelembe véve, a mérnökök úgy döntöttek, hogy a vonat orr-részét a jégmadár csőre alapján tervezik meg.
Az eredmény végül több mint pozitív lett, mivel nem csupán a vonat által keltett lökéshullám csökkent 30%-kal, de a sebesség is nőtt 10%-kal, sőt 15%-kal kevesebb energiát is fogyasztott. Így már nem keletkezett hangrobbanás sem, amikor a vonat keresztülhaladt az alagúton.
Cukorbevonatú vakcinák
A medveállatkák apró, nyolclábú, vízben élő lények. Anélkül ki is száradnak, mégis képesek arra, hogy akár 100 év után ismét feléledjenek. Ezen tulajdonságuk annak köszönhető, hogy haláluk után DNS-ük és fehérjéjük cukorral vonódik be.
A cukor tartósító hatását alkalmazzák ma is például a Biomatrica, és a Nova Laboratories nevű cégek, ahol az élő vakcinák védelmében cukorfóliába tekerik azokat, hogy 6 hónapig fagyasztás nélkül is hatékonyak maradjanak.
Bogárszerű vízgyűjtés
Az Onymacris unguicularis egy Namib-sivatagban élő bogárfaj. Életmódjának, és vízhez jutási szokásainak különlegességét az adja, hogy a sivatagra telepedő hajnali ködben a megfelelő szögben megáll a széllel szemben. Mivel fedőszárnyán olyan „göröngyök” vannak, amelyek bevonata hidrofil, azaz magához vonzza a nedvességet, az apró vízcseppek egyre nagyobb cseppekké állnak össze a bogár hátán. Ezek aztán a gravitációnak és a dombocskák közötti víztaszító „mélyedéseknek” köszönhetően legördülnek a bogár rágószervébe.
Ezen technológia alkalmazásával sokan foglalkoztak már, de a legkiemelkedőbb talán az a Kitae Pak, aki a bogár ihlette vizespalackjával 2010-ben harmadik helyezést ért el az Idea Design Awards-on. Bár a Dew Bank Bottle inkább hasonlít egy citromfacsaróra, az elv ugyanaz, vagyis a felület tetején összegyűlő víz lefolyik a tárolóba, s így ihatóvá válik.
Termesz-féle légkondi
A termeszek hatalmas váraikról híresek, azonban kevesen tudhatják, hogy ezek bizony okos otthonok. Bennük ugyanis a hőmérsékletet állandó szinten lehet tartani, még annak ellenére is, hogy kint nappal több mint 40 °C van, éjszaka pedig csak alig 2 °C.
A termeszek ezt az állapotot úgy érik el, hogy a halmokba egyfajta hűtőrendszert építenek, szellőzőnyílások sorozatával fent és a vár oldalain. Ekkor a szél a forró levegőt a föld alatti kamrákból a szellőzőkön keresztül át-, illetve kifújja az építményen. Természetesen az állatkák képesek a légáramlást szabályozni azzal, hogy megnyitnak vagy lezárnak alagutakat.
Mick Pearce a termeszek ezen ötletét csente el, amikor a Zimbabwe fővárosában megtervezte az Eastgate Centre-t. Itt az épület szellőztetése ugyanazon elven működik, mint a termeszek otthonai, vagyis a forró levegő kimegy a fenti kéményeken, miközben a hideg levegő felhúzódik a föld alól. Az épület így hűvös marad légkondi nélkül is, ami azzal jár, hogy egy hasonló épület energiaszükségletének csupán tizedét használják.
Továbbfejlesztett „fehér” bot
Az UltraCane egy olyan eszköz, amely a látássérültek tájékozódását igyekszik megkönnyíteni. A pálca a denevérek és más fajok echolokációs technikáját használja, vagyis ultrahangot bocsájt ki, amelyek az akadályokról visszaverődve jelzik az utat. Az akadályról visszaverődött hang erősségéből következtetni lehet a távolságára is. Végül a bot a beérkező információt, és jeleket rezgés formájában a markolaton közvetíti a felhasználó számára.
A Sound Foresight Technology az ultrahangos, „fehér” bot mintájára egy biciklire szerelhető rendszert is kifejlesztett. Az UltraBike nevű kerékpár mindenben megegyezik egy hagyományos bringával, de kormányára ultrahangos érzékelőt szereltek, amelynek működése szintén az echolokáción alapul. Mivel mindkét találmány reakciója csendes, használatuk során is minden egyéb körülményre, zajra figyelni tud használója.
Festék, tépőzár, anyagmozgatás
A Lotusan gyártója egyedülálló víz- és szennytaszító tulajdonsággal rendelkező mikro-szilikon festéket alkotott. A technológia egyes lótuszfajok öntisztuló képességét hivatott másolni, ami a növényeknél a levelek mikromintázatának köszönhető. Nem véletlen tehát, hogy a lótusz a cég nevében is szerepel, és a virág a távol-keleti vallásokban a tisztaság szimbóluma.
A történetek szerint a tépőzár is a biomimikri egyik találmánya. Ötletét Georges de Mestral egy kutyás kirándulása indította el, ahol az állat bundájába ragadt bogáncs okozott problémát. A növény hurkos vége ugyanis kiválóan tapad. Mestral végül poliamidból, infravörös hőkezeléssel készítette el a ma használt tépőzárakat – másik nevén bogáncszárat – azaz a Velcrót.
Különleges érzékszervek terén az elefánt sem szenved hiányt. Ormánya szerkezetéből a szakemberek is ötletet merítettek, így jöttek létre a Festo nevű cég eszközei is. Mivel az elefánt ormánya pontos és nagy erő kifejtésére képes, a német cég az ipari anyagmozgatás területén látott benne lehetőséget. A dolgozók a gép mellett sokkal biztonságosabban is dolgozhatnak, mivel ha a gép és az ember véletlenül összeütközne a folyamatok során, az „ormány” dinamikusan visszavonul. Mindeddig az orvostechnikában, a rehabilitációban és a mezőgazdaságban teszi a legnagyobb szolgálatot.
A rengeteg fejlesztés és kutatás ellenére, Julian Vincent, a Centre for Biomimetic and Natural Technologies vezetője szerint mindössze 10% átfedés van a biológiai és a technológiai megoldások között. Vagyis rengeteg olyan lehetőség rejlik a természetben, amit mindeddig nem alkalmaztunk. Ha valakinek tehát ilyenfajta törekvései vannak, irány a természet!
Forrás (a szerző vezetékneve szerinti sorrendben):
Amelia Hennighausen, Eric Roston: 14 Smart Inventions Inspired by Nature: Biomimicry, Bloomberg, 2015.02.23
Technology that imitates nature, The Economist, 2005.06.09
Természettől lopott technológiák, Naturmarketing, 2017.03.27
10 technologies inspired by nature, Cosmos Magazine, 2016.04.12
10 Technologies We Stole From the Animal Kingdom, Mental Floss, 2013.09.07
Képek: Festo.com, Kính An Toán, Sto South East Asia, Yanko Design
