211service.com
Kā dzīvnieku spalvas var iedvesmot Cleaner Tech
Protams, jūsu suns smaržo un izseko dubļus pa māju, taču vai nav brīnums, ka Bārksa kungs nav staigājošs detrīta kūlis? Un kā ir ar tām rupjajām augļu mušiņām — vai tikai dažām putekļu daļiņām nevajadzētu sabojāt to aerodinamiku?
Bitei ir apmēram tikpat daudz matu kā vāverei.
Šos jautājumus uzdeva fiziķis-biologi Deivids Hu no Georgia Tech un viņa aspirants Giljermo Amadors no Maksa Planka institūta. Abi nesen publicēja recenziju iekš Eksperimentālais žurnāls Bioloģija un a turpinājuma raksts iekšā Atklājiet . Viņu pētījumi ir ne tikai aizraujoši paši par sevi (pagaidiet, līdz jūs dzirdēsiet mazliet par šinšillām un apvidus automašīnām), bet arī daži ģeniāli ietekmē netīrumiem jutīgu tehnoloģiju, piemēram, objektīvu un saules paneļu, dizainu.
Mati šķiet kā higiēnista murgs. Tas attiecas uz virsmas laukumu — jo vairāk objektam ir virsmas, jo vairāk vietas tajā var uzkrāties putekļiem un citām daļiņām. (Mani lasītāji varbūt atceras, ka gekonu matainās pēdas un to salīdzinoši lielais virsmas laukums ļauj ķirzakām pieķerties pat gludām virsmām.)
Šajā sakarā šķiet, ka mums ir paveicies, ka esam bezspalvainais pērtiķis. Bet pat vismatainākajam pērtiķim nekas nav uzvilkts Apis (t.i., medus bitēm) tīrā apmatojumā. Pēc pētnieku domām Atklājiet raksts:
Mums cilvēkiem ir apmēram 100 000 matu uz mūsu galvas . Apmatojuma skaits citiem dzīvniekiem ir salīdzinoši pārsteidzošs. Tauriņam ir 100 miljardi matu, kas ir vairāk nekā 10 reizes vairāk nekā bebram. Bitei ir 3 miljoni matu, tikpat daudz kā vāverei.
Kad pētnieki ekstrapolēja no matiem uz virsmas laukumu, rezultāti kļūst patiešām satriecoši:
Mēs noskaidrojām, ka vidēji apmatojums palielina dzīvnieka redzamo virsmas laukumu par simts reizēm. Tādējādi kaķim ir galda tenisa galda virsmas laukums. (Tas izskaidro, kāpēc tā [ sic ] tik grūti notīrīt mājdzīvniekus.) Šinšillai ir SUV virsmas laukums. Un jūras ūdram ir hokeja laukuma virsmas laukums.
Tas nozīmē, ka higiēna potenciāli ir milzīga enerģijas izlietne dzīvniekiem — dzīvniekiem, kuri evolūcijas nozīmē drīzāk izmantos šo enerģiju, lai atrastu pārtiku vai atrastu draugus. Ir bijis spēcīgs selektīvs spēks, kas veidojis dzīvniekus, lai tie pēc iespējas efektīvākā veidā saglabātu tīrību. Pētnieki novēroja, ka efektīva tīrīšana ir tikpat svarīga kā tādas virsmas projektēšana, kas ir gatava atvieglot [tīrīšanu], kā arī laba tīrīšanas instrumenta izstrādi.
Būtība: dzīvnieks tiek tīrs bez maksas, ja tam ir pareiza virsma. Ja mums ir šāda domāšana, iespējams, mēs varam izstrādāt jaunas ierīces, kas arī kļūst tīras bez maksas.
Viņi izceļ saules paneļus un bišu acis. Abiem ir jāielaiž gaisma. Saules paneļi katru gadu neražo tik daudz enerģijas, cik spēj, jo uzkrājas putekļi. Skatoties caur skenējošu elektronu mikroskopu, bites acs izskatās kā adatu spilvens; Hu un Amador tas izskatās kā iedvesma:
Iedomājieties saules paneļus, kas veidoti kā kukaiņu acis. Periodiski var novietot plānus pavedienus, lai virs paneļa aizturētu putekļus, bet tomēr ļautu gaismai iekļūt. Paneļa tīrīšana nozīmētu to vienkārši pārvilkt ar citu suku. Tāpat kā kukaiņi, panelis var tikt tīrs, neizmantojot ūdeni vai ķīmiskas vielas. Līdzīgi videokameras, robotu acis varētu apvilkt ar skropstām, lai samazinātu nogulsnēšanos. Sintētisko matainu sistēmu veidošana ir mūsu Nacionālā zinātnes fonda stipendijas priekšmets, Insektu acu inženierijas .
Ideju aizņemšanās no dabas ir lepna tradīcija inženierzinātnēs. Un kāpēc gan ne? Dabiskā atlase ir veidojusi organismus vismaz 3,5 miljardus gadu. Kad tās mērķi un mūsu pašu mērķi saskan, kā tas notika ar dadzis auga urbumiem, un Šveices inženiera Džordža de Mestrāla kopīgo vēlmi piestiprināt vienu objektu citam, dzimst izgudrojumi .
Citi dabiskie apmatojuma pielietojumi sniedzas daudz tālāk par putekļiem — nanomēroga adatu spilventiņi uz cikāžu spārniem ir tik mazi un asi, ka tie faktiski izspiež baktērijas, piemēram, ūdens balonus. Jūras ūdra kažoks ir ārkārtīgi blīvs, atgrūž ūdeni un nodrošina lielisku izolāciju. Kaķu un grauzēju ūsas ir izsmalcinātas sensorās ierīces. Gari, īsi, lins vai vasks , mati nenoliedzami ir galvenais biomīmikas mērķis.
Nobeigumā Hu un Amador izaicina valdošo iFuture paradigmu un tā vietā piedāvā daudz aktuālāku tehnoutopijas redzējumu:
Mēs parasti iztēlojamies nākotnes robotus, kas pārklāti ar gludām, spīdīgām virsmām, piemēram, ar hromu pulētu automašīnu. Bet dabā gludas virsmas diez vai ir norma. Nākotnes galda virsmām var būt nanoizmēra stabiņi, kas stiepjas un iznīcina baktērijas. Robotu roveri var būt pārklāti ar matiņiem, kas uztver apkārtējo vidi, notur daļiņas un nodrošina vieglu tīrīšanu. Patiešām, nākotne var izskatīties diezgan matains.