Bioniek - geschiedenis, onderwerpen en voorbeelden

Leren van evolutie betekent leertechnologie

De evolutie kan alleen werken met het bestaande materiaal en is absoluut niet perfect: orang-oetans zijn bijvoorbeeld boombewoners, maar niet 100% optimaal aangepast aan de levensduur van bomen. Bij mensen ziekten zoals schijfschade veroorzaakt door het rechtop lopen.

Voor bijna alle problemen die zich voordoen bij menselijke constructies, zijn er ondertussen tegenhangers in de natuur die modellen aanbieden om dit probleem op te lossen: het glijden van de condor, bijvoorbeeld, laat zien hoe een groot lichaam in de lucht kan vliegen zonder te crashen, en de lichamen van de pinguïn, dolfijn en haai laten zien welke vormen het best onder water kunnen worden bewogen.

inhoud

• Leren van evolutie betekent leertechnologie
• Wat is bionica
• Technische biologie en bionica
• Bottom-up of top-down
• Kunstmatig lichaam
• Model evolutie
• Natuur en technologie
• criteria
• Bionica en evolutie
• Dieren en technologie
• Aan het begin van de cultuur
• Vlieg als een vogel
• Leonardo da Vinci
• Otto Lilienthal
• Muscling - De Condor
• winglets
• Vlieg als een vleermuis
• IJsvogel op spoorwegsporen
• Vliegtuigrompen in tonijnontwerp
• De stuurballon en de forel
• Haaienhuid voor duikpakken
• Robotschaats op de zeebodem
• De kofferviswagen
• The Squid - Een droom voor soldaten
• Blijf als een gekko
• spindraad
• knaagdier mes
• Het ijsbeer- en termietenhuis

Wat is bionica

Bionica, biologie (technologie) en (techniek) betekent de wetenschappelijke praktijk van het overbrengen van biologische oplossingen naar menselijke technologie. Zoölogen, botanici en neurobiologen, scheikundigen en natuurkundigen werken samen met medische professionals, ingenieurs en ontwerpers.

Bionics gaat over de overdracht van natuurlijke stimuli naar technologie. (Afbeelding: Michael Tieck / fotolia.com)

Technische biologie en bionica

Terwijl de technische biologie de relaties tussen vorm, structuur en functie onderzoekt en technische methoden gebruikt, probeert bionics technisch structuren en constructies van de natuur te implementeren.

Biologische functies, aanpassingen, processen, organismen en principes bieden oplossingen voor technische problemen.

Dieren en planten bieden bionica ideeën om de principes van actie over te dragen van de natuur naar de technologie. Dit omvat biotechnologie, namelijk het gebruik van enzymen, cellen en hele organismen in technische toepassingen.

Bottom-up of top-down

Een bionisch product evolueert in verschillende stappen - van boven naar beneden of van onder naar boven

Bottom-up begint met het verkennen van de biologische basis, vorm, structuur en functie (hoe zijn de voeten van een gekko gebouwd?). Vervolgens proberen de onderzoekers de principes van actie en wetten te begrijpen (waarom kan de gekko door het plafond lopen?).

Dit wordt gevolgd door abstractie. De wetenschappers breken af ​​van de biologische context, ontwikkelen functionele modellen en wiskundige modellen om de principes van actie technisch te implementeren

Uiteindelijk volgt de technische implementatie op laboratoriumschaal, industriële schaal en uiteindelijk als een marktproduct.

Top-down is andersom. In het begin is er een technisch probleem. Een bestaand product zou bijvoorbeeld beter moeten worden. Maar hoe? Daarna begint de zoektocht naar biologische oplossingen, gevolgd door biologische grondslagen, abstractie en implementatie.

Bionics moet innovatief en creatief zijn, het gaat niet langer alleen om het kopiëren van de natuur, maar om fundamentele effecten op verschillende gebieden over te brengen.

Kunstmatig lichaam

In de Anglo-Amerikaanse ruimte verwijst Bionics naar kunstmatig geproduceerde lichamen en organen die een levend model nabootsen of bedekken. Andere termen zijn robotica of prothesen.

De neurologie vandaag bijvoorbeeld, experimenteert met protheses die menselijke ledematen nabootsen en reageren op mentale commando's. Het plan is om informatie naar het brein over te brengen en zo de getroffen persoon een tastzin te geven.

Eén doel van neurobiologisch onderzoek is dat kunstmatig geproduceerde handen in de toekomst door het brein kunnen worden bestuurd. (Afbeelding: Den / fotolia.com)

Model evolutie

Over het algemeen is de evolutie van het leven het model voor technologie - en inderdaad in natuurlijke creativiteit. Evolutie Volgens Charles Darwin betekent "selectie van natuurlijke selectie" dat de meest geschikte soorten met speciale vaardigheden zich aanpassen aan een specifieke situatie.

De oorspronkelijke functie van lichaamsdelen en zintuigen kan volledig veranderen: de voorpoten van de vleermuizen ontwikkelden zich bijvoorbeeld tot vleugels.

Natuur en technologie

De natuur biedt dus een onuitputtelijk potentieel voor functionele probleemoplossingen die alles overstijgt wat mensen maar kunnen bedenken. Het is echter vergelijkbaar met de technische vooruitgang, met name in tijden van industriële veranderingen zoals de digitale revolutie, zijn "innovatiesprongen" nodig.

Hoe kunnen bijvoorbeeld machines worden gebouwd die monsters nemen uit de kloven van de zeebodem en obstakels vermijden? 'Onderwaterauto's' met wielen zijn net zo weinig vraag als onderzeeërs die zich niet tussen puin en grotten kunnen bewegen.

Hier bieden robots een oplossing die is gemodelleerd naar kreeften, langoesten en krabben, met grijperarmen, waarvoor het octopusmodel staat.

criteria

Een product wordt alleen als bionisch beschouwd als het:
1) heeft een biologisch rolmodel
2) geabstraheerd van dit model
3) wordt overgebracht naar een technische applicatie

Natuur verbijstert wetenschappers op een dagelijkse basis: bijna elk technisch probleem is een probleem dat in de evolutie wordt gesteld of gesteld en waarvoor de natuur een oplossing heeft gevonden.

Bionica en evolutie

De hedendaagse bionica vergelijkt zijn benadering met het evolutionaire proces:

individu	schepsel	Object dat moet worden geoptimaliseerd
mutatie	Willekeurige verandering van genetische informatie	Willekeurige verandering van de variabele ingangsvariabelen (= Objectparameter)
recombinatie	Mengsel van het genetische materiaal van de ouders	Recombinatie van de ouderlijke objectparameters
selectie	Selectie van individuen die het meest geschikt zijn voor het milieu	Selectie van personen die het best voldoen aan het optimalisatiecriterium

Dergelijke geoptimaliseerde producten dienen om het milieu te beschermen, hulpbronnen te behouden, de belasting van het milieu te verlichten en de bescherming van het milieu te ondersteunen.

Dieren en technologie

Leren van dieren betekent technologie ontwikkelen. Biologie heeft talloze technische prestaties geïnspireerd: hogesnelheidstreinen naar het model van de ijsvogel, met een laag bot die het hoofd indringt wanneer deze wordt getroffen door het water, of de haaienhuid met zijn vuile papieren structuur als een model voor duikpakken; Forel was het prototype van de stuurballon, spechten waren de peetvader van ijsbijl en jackhammer; Octopussen hebben de natuurlijke vorm van cupping en gearticuleerde armen.

De specht bood de sjabloon voor de ontwikkeling van de jackhammer. (Afbeelding: mirkograul / fotolia.com)

Aan het begin van de cultuur

Hoewel bionica een heel jong concept is, ligt het aan de oorsprong van elke menselijke cultuur. Want de biosociale ontwikkeling van mensen heeft altijd betekend dat de natuur cultureel moet worden gekopieerd.

Onze vroege voorouders zagen de vlucht van de havik, maakten bogen en pijlen en kopieerden die vlucht. De lans heeft zijn model in de slagtanden van olifanten en de hoorns van antilopen, het mes kopieert de tanden van grote katten en wolven. Toen mensen op dieren jaagden en kleding van hun huid maakten, imiteerden ze de vacht die warmte aan de levende wezens gaf.

Traditionele culturen die op de hoogte zijn van deze afhankelijkheid drukken dit rolmodel uit in de objecten zelf: Amerikaanse inboorlingen hebben de toppen van hun pijlen in de vorm van valkenhoofden gesneden.

Vlieg als een vogel

Duiven vliegen zo snel als ze duurzaam zijn, en met een enorm lichaam - dus ze hebben alle kwaliteiten die een passagiersvliegtuig zouden moeten hebben. In feite had het minst storende vliegtuig ontworpen door Igo Etriel de duif als model.

De luchtvaartpionier bekeek de romp en de staart van zijn kunstmatige vliegenier van stadsduiven en schreef: "In de winter van 1909-1910 ontwierp ik het apparaat (...) op het model van een vogel in glijdende positie."

Leonardo da Vinci

Al Leonardo da Vinci nam vogels als modellen van zijn vliegende machines en berekende nauwkeurig hoe de vlucht werkte voor individuele vogelsoorten. Da Vinci is opgegroeid in Toscane.

Leonardo's schilderijen, zijn sculpturen en zijn technische machines typeerden hem als een overweldigende denker, zelfs onder de universele geleerde van de Renaissance: hij was een schilder, een monteur, een anatoom, een wetenschapper, een natuurlijke filosoof en een architect.

Maar tot vandaag verdwijnt zijn sensuele toegang tot de wereld achter de mythe. Omdat Vinco net zo creatief was als geworteld in de grond. Leonardo's tekeningen van landelijk land rond zijn geboorteplaats laten zien dat het genie van Toscane op het platteland nauw verbonden bleef.

Wat ongebruikelijk was voor een kunstenaar uit de Renaissance, was dat hij geen voorschoolse educatie in de kunsten had. In plaats daarvan groeide hij op in het culturele karakter van Noord-Italië, en de jongen bracht het grootste deel van zijn tijd door in de natuur van het omliggende platteland.

Hier onderzocht het kind de bewegingen van roofvogels en kreeg de inspiratie voor zijn latere vliegmachines. Een van zijn vroegste herinneringen was een droom waarin een roofvogel naar Leonardo's gezicht vloog en zijn staart tegen de lippen van de dromer drukte.

Dergelijke herinneringen tonen aan dat Da Vinci's vroege wortels in het verkrijgen van kennis noch religieus christelijk noch puur wetenschappelijk waren in een moderne betekenis, maar leek op het sjamanistische denken van traditionele culturen die zintuiglijke ervaring en systematisch begrip van de natuurlijke realiteit combineren. In deze manier van denken zijn wetenschap, kunst en natuurlijke filosofen niet gescheiden, maar verschillende aspecten van dezelfde waarneming.

Leonardo onderzocht hoe vogelvleugels van vorm veranderen, dat wil zeggen, de handvleugels spreiden zich uit aan het T-stuk, bij elkaar gezet bij de inslag, en hij onderzocht de structuur en functie van de vogelveer. Op basis hiervan ontwierp hij klappende vleugels voor vliegende mensen. Maar ze konden niet werken omdat het lichaamsgewicht van een persoon veel te groot is in verhouding tot de kracht van zijn spieren.

Otto Lilienthal wordt beschouwd als een pionier van de luchtvaart. Hij studeerde in 1891 de eerste succesvolle vlucht af in een zelfgebouwde zweefvliegtuig. (Afbeelding: Juulijs / fotolia.com)

Otto Lilienthal

Otto Lilienthal, de eerste succesvolle man in de lucht, observeerde in zijn jeugd precies de vlucht van witte ooievaars. In 1889 publiceerde hij zijn werk 'De vogelvlucht als basis voor de vliegkunst'.

De ooievaars leerden hem dat zweefvliegen cruciaal is voor de vlucht. Ooievaars varen over lange afstanden en besparen daardoor veel energie. De ornithologische ingenieur concludeerde dat het mogelijk was om deze glijdende vlucht te imiteren wanneer een mens alleen de vleugels en een vogel kon besturen.

Een katoenen zeil op een bamboe en ruwe koppeling werd de hoogte-zweefvliegtuig van Lilienthal. Hij was de eerste man die een hogere hoogte bereikte in de open lucht dan bij vertrek. Lilienthal vloog 2000 keer succesvol, crashte toen en stierf.

Muscling - De Condor

De Andes-condor is een van de grootste vliegenbare vogels. Hij is afhankelijk van warme luchtstromen om in de lucht te komen.

Paul MacCready, een Amerikaanse ingenieur, studeerde condorvlucht- en weersverschijnselen in de jaren zeventig. Zijn plan was om een ​​vliegende machine te ontwikkelen die zo veel mogelijk gewicht zou tillen met weinig energie.

De condor met een gewicht van 13 kilogram en een spanwijdte van maximaal 3,50 m, die bijna 500 m bereikt in glijvlucht, was het ideale studieobject voor hem.

MacCready merkte op dat condors niet op een koude ochtend beginnen en een lange tijd op aarde doorbrengen, zelfs na een uitgebreide maaltijd. Hieruit concludeerde hij dat niet de sterkte van de condor, maar zijn spanwijdte het mogelijk maakt om het gewicht te dragen.

Hij ontwierp de "Gossamer Condor", een vliegtuig met een spanwijdte van 29,25 meter en een lengte van 9,14 meter. De constructie op aluminium buizen en speciale polyesterfolie woog slechts 31,75 kilogram.

Het apparaat werd aangedreven door pedalen. In 1977 begon een profwielrenner, Bryan Allen, met de "Kondor". Allen was de eerste die op eigen houtje van de grond kwam.

Een paar jaar later bouwde MacCready de "Gossamer Albatros", vernoemd naar de enige groep vogels, waarvan sommige een nog grotere spanwijdte hebben dan de condor, en Allen vloog met hem over het Engelse kanaal.

winglets

De flyers tussen de vogels verspreiden zich in de Fug de buitenste veren op de vleugels en verminderen zo de luchtturbulentie, die zich anders op de vleugel vormt - ze verdelen de luchtstroom in vele kleine "torrents" op. Dat is hoe ze energie winnen.

Luchtvaart gebruikt dergelijke "winglets" in de vorm van vleugels van kleine verticale vliegtuigen. Ze verhogen zowel de snelheid van gevechtspiloten als het energieverbruik van transportmachines.

De TU Berlin voerde experimenten uit in de windtunnel met een vleugel, waarin de winglets individueel konden worden aangepast.

Vlieg als een vleermuis

Clement ader nam geen vogels maar vleermuizen als model voor zijn Éole-voertuig. Hij ondernam de eerste bemande gemotoriseerde vlucht. Het einde echter al na 50 meter.

IJsvogel op spoorwegsporen

Vogels die uitvinders inspireren om vliegtuigen te bouwen - dat is op het eerste gezicht duidelijk. Maar wat doet de ijsvogel, die staat als een blauw juweel in de lucht, dan duik in het water en vis begint te doen met een hogesnelheidstrein?

Voor het hoofd van de Japanse hogesnelheidstrein Shinkansen werden de ingenieurs geïnspireerd door de ijsvogel. (Afbeelding: torsakarin / fotolia.com)

Eiji Nakatsu ontwikkelde de Shinkansen, een snelle trein die Tokio verbindt met Hakata. Het drukverschil bij het binnengaan van een tunnel in een tunnel was zo groot dat het elke keer hard klopte - een aanval op de passagiers.

De senior ingenieur was op zoek naar oplossingen in de natuur en vond de ijsvogel, die snelle veranderingen in luchtweerstand veroorzaakt.

De lange snavel van de vogel vermindert de schok tussen de zwakke lucht en de sterke waterbestendigheid. De Shinkasen ontvingen een "lange snuit", die het tunnelprobleem en de toegang tot het wateroppervlak bij het vissen oploste.

De trein werd ook sneller en verbruikte minder energie.

Maar dit is niet het enige "wonder" in het lichaam van de ijsvogel: zijn netvlies bevat twee putten. Buiten het water gebruikt hij er slechts één, in het water slechts de tweede. Daarnaast bevat zijn netvlies oliedruppeltjes, waardoor hij kleuren beter waarneemt en zich onder water kan oriënteren.

Als de wetenschap begrijpt hoe dit "onderwatersysteem" werkt, kan het worden gebruikt om uitrusting te bouwen om de onderwaterzichtbaarheid van duikers te verbeteren.

Vliegtuigrompen in tonijnontwerp

Het model voor de ideale romp was geen vogel maar een vis. De luchtvaartingenieur Heinrich Hertel was op zoek naar een patroon in de natuur voor een aerodynamisch vliegtuig en de tonijn gaf een sjabloon.

Bonitos zijn bijzonder gestroomlijnd, omdat het deel van hun lichaam met het grootste volume zich niet aan het hoofd, maar achter de kieuwen bevindt. Dus het water stroomt gelijkmatig langs hen. Bovendien loopt het lichaam niet geleidelijk aan de staart af, maar abrupt. Als gevolg hiervan scheurt de stroming alleen af ​​in een klein deel van het lichaam.

Andere diepzee- en zeezoogdieren hebben vergelijkbare lichaamsvormen, tarpons en dolfijnen - en ze dienen ook als voorbeelden van vliegtuigbouwers.

Een Zwitsers toestel genaamd "Smartfish" eert zijn naam, de zeedieren die het model hebben geleverd. Het heeft een koepelvormige romp zoals de tonijn en verbruikt dus minder brandstof dan andere vliegtuigen van dezelfde grootte, is gemakkelijk bestuurbaar en minder gevoelig voor turbulentie.

Tonijnvissen ontwikkelden nog een andere aanpassing om sneller te kunnen bewegen. Hun borstvinnen dienen als roer en remmen. Wanneer de tonijnen op volle snelheid zijn, vouwen ze de vinnen tegen het lichaam. Tegenwoordig testen onderzoekers of "uitwendige delen" van auto's en vissen niet met hoge snelheid kunnen worden gevouwen om de aerodynamica te verbeteren.

De stuurballon en de forel

De forel vormde de sjabloon voor een moderne stuurballon.

Zeppelins hadden een korte bloei in het begin van de 20e eeuw. De Zeppelin Hindenburg was een van de twee grootste luchtschepen. Op 6 mei 1937 verbrandde de watervullende vulling en stierven 36 mensen.

Het schip brandde in een halve minuut op aluminiumschroot op de luchthaven van Lakehurst in de VS. De precieze oorzaak is nog steeds onduidelijk, de kapitein geloofde in een huurmoordenaar. Het resultaat was echter zeker: het luchtverkeer met Zeppelins kwam plotseling ten einde.

De forel fungeert als een model voor de ontwikkeling van moderne luchtschepen. (Afbeelding: Michael Rosskothen / fotolia.com)

Vandaag zouden dergelijke stuurballonnen echter een comeback kunnen maken. De weersvoorspellingen zijn tegenwoordig veel betrouwbaarder en stormen kunnen daarom worden voorkomen. Moderne technologie zou ook gevaarlijke gasmengsels kunnen regelen.
Het Zwitserse instituut voor onderzoek en technologie Empa onderzoekt de forel als een archetype voor dergelijke luchtschepen van de toekomst.

Forel heeft een lage spiermassa. Met zijn spindelvormige lichaam accelereert hij snel. Het maakt op ideale wijze stromingsvortexen en beweegt met minimale weerstand. Hiervoor buigt ze het lichaam en raakt de staartvin in de tegenovergestelde richting.

De Zwitserse wetenschappers passen deze beweging nu toe op een nieuw soort stuurballon. Elektroactieve polymeren (EAP's) voorzien deze ballon van elektriciteit door elektrische energie om te zetten in beweging. Deze polymeren bevinden zich waar de flanken en de staart van de forel liggen, en de spieren drijven de golfbeweging in het water. De onderzoekers erkenden dus het probleem van hoe de transformatie van energie in beweging kan worden verhoogd.

Haaienhuid voor duikpakken

Nog maar twee decennia geleden werd een glad oppervlak als ideaal beschouwd om onder water te bewegen. De permanente zwemmers van de oceanen, hamerhaaien of blacktip-haaien worden echter bedekt door placoïde schubben gemaakt van hetzelfde materiaal als haaientanden.

Hun schubben zijn gegroefd en gespreid. Als gevolg daarvan verminderen ze de wrijving tussen het water en het lichaamsoppervlak, en dus verhogen de haaien hun snelheid. De roos voorkomt ook dat bacteriën zich verspreiden.

De haaienhuid kopieerde zwemkleding tijdens de Olympische Spelen van 2008 en hun dragers bereikten records.

De hydrodynamica van haaien is daarentegen nog steeds van veel groter belang: tegenwoordig zijn er al schepen met een "sharkskin" coating, die minder brandstof gebruiken, en "haaienvliegtuigen" zijn een kwestie van tijd.

Robotschaats op de zeebodem

Mantaromen vliegen onder water. Zoölogen noemen de vinnen van de roggen behoorlijk rechtervleugels, omdat de vissen met hen meegaan als vogels die in de lucht vliegen.

Wetenschappers vroegen zich af hoe de energie voor de stralen straalde, hoewel de waterdruk hoger is dan de luchtdruk.

De Rochenkörper lost het probleem op door zich tegen de druk te verzetten: skate-vinnen geven niet onder druk, maar verdikken zich tegen hem. De Duitse onderzoeker Leif Knies spreekt van het vinstraal-effect.

Skates zijn kraakbeenachtige vissen. Ze hebben geen botten zoals de meeste vissen, maar hun skelet bestaat uit kraakbeen. In evolutie zakte het lichaam van de slang van boven af, waardoor de vinnen zich aan de zijkanten konden verspreiden.

De Berlijnse bonte kunstenaar Rolf Bannasch ontwierp een biomimetische robot gebaseerd op het archetype van Manta Rays. Bannasch Tema wil de zeebodem verkennen met de robotschaats. Deze machine zou geen propellers hebben en zou de biotoop niet meer hinderen dan een zwervende vis.

De kunstmatige straal zou bijvoorbeeld subkabels kunnen onderzoeken. Maar het vin-straaleffect kan ook in heel verschillende gebieden worden toegepast: Festo AG in Esslingen bij Stuttgart ontwikkelde een bionische grijper gemodelleerd op de visvin.

Deze "FinGripper" lijkt op een staartvin en bestaat uit drie "vinstralen", terwijl hij 90% lichter is dan een soortgelijke grijper van metaal.

De kofferviswagen

Tegenwoordig zijn autofabrikanten constant op zoek naar manieren om zuinige auto's te produceren. Allereerst moeten dergelijke voertuigen licht zijn en ten tweede goed in luchtstroom, minder materiaal, goedkoper, minder grondstof en minder gewicht.

De bionica vond wat ze zochten in de zee: de koffervis, een inwoner van koraalriffen, heeft een vreemd hoekige vorm die het zijn naam gaf. Met deze vorm is het extreem stabiel in het water, een botpantser kan de waterdruk weerstaan. Zijn vorm is uitstekend in de stroom. De luchtweerstandscoëfficiënt (cW-waarde) is 0,06. Dit vermindert de stromingsweerstand.

De bottank kan worden overgebracht naar het lichaam van een auto. Maar de koffervis kan niet direct worden gekopieerd. Omdat een auto niet alleen veel groter is, maar ook in de lucht beweegt, niet in het water.

Het resultaat was de Mercedes-Benz bionische auto. Het combineert maximaal volume met minimale stromingsweerstand. Door bionische optimalisatieprocedures werd het gewicht met 30% verminderd. De brandstof in zijn klasse is 20% lager dan andere auto's.

De tropische koffervis was het model voor de Mercedes-Benz bionische auto. (Afbeelding: airmaria / fotolia.com)

The Squid - Een droom voor soldaten

Flecktarn in okerkleurig in de woestijn, licht en bladgroen in het bos, grijs-wit in de sneeuw - camouflage maakt deel uit van het leger van het leger. Soldaten kunnen zichzelf effectief vermommen op een bepaald terrein, maar falen als ze hun omgeving abrupt veranderen. Een "Swamp Warrior" met modder in zijn gezicht en stormt op de helm ziet eruit als een vuurtoren in de nacht zee in de woestijn zand.

Een inktvis zou waarschijnlijk lachen om de vermomming van de soldaat als hij zich daarvan bewust was, omdat deze camouflage stuntelt vergeleken met de kleurverandering van de tweede orde. Inktvissen veranderen het kleurenpatroon volledig, uniform of met vlekken en strepen. Dit wordt mogelijk gemaakt door chromatoforen, zakken onder de huid gevuld met pigmenten.

Deze zakken kunnen de dieren uitzetten of intrekken door spieren te spannen. De weekdieren smelten samen met elke achtergrond en camoufleren perfect tegen roofdieren en prooidieren.

Wetenschappers van Massachusetts ontwikkelden een display op basis van dit patroon dat afbeeldingen creëert door variaties in de bovenste lagen. De patronen activeren elektrische impulsen - zoals bij de inktvis, die hun spieren ontspannen, afhankelijk van de elektrische signalen die ze ontvangen.

In de tussentijd werken militairen aan een camouflage om de gewenste eigenschappen van de inktvis over te brengen op de huid van de soldaat.

De kleurverandering van de inktvis kwam naar het publiek, toen Jurassic World 2015 de bioscopen vulde. Een kunstmatig gecreëerde dinosaurus, Indominus Rex, draagt ​​inktvisgenen en kan daarom samensmelten met zijn omgeving, waardoor deze nog dodelijker wordt dan Tyrannosaurus Rex.

Blijf als een gekko

Gekko's zijn een grote groep hagedissen die talloze habitats bewonen in warme landen: regenwouden zoals woestijnen, bergen zoals stranden, afvalcontainers in India en neonlichten in hotels in Thailand.

Veel soorten gekko's lopen niet alleen op boomstammen op en neer, maar ook horizontaal en met de kop naar beneden op glazen ruiten - vochtig of droog. Ze lossen de aansprakelijkheid op in enkele microseconden en oefenen nauwelijks kracht uit.

Het geheim schuilt in miljoenen kleverige haren (seta's), die op hun beurt weer opgaan in honderden schopvormige bladeren (spatels). Deze nestelen zich in hobbels, die alleen in het nano-bereik herkenbaar zijn. Elk haar heeft weinig kleefkracht. Miljoenen keren is dit gigantisch.

Een groep onderzoekers onder leiding van Stanislav N. Grob onderzocht nu harige, noppige en paddestoelvormige structuren en ontwikkelde een kleeffilm die de helft van de hechting van gekko's op glas bereikt.

Kunstmatige "gekko haren" zijn droog, kunnen meerdere keren worden losgemaakt en hechten zich aan elk soort materiaal.

Amerikaanse inlichtingendiensten werken momenteel aan de "Stickybot", een gekko-robot die minstens 4 cm per seconde klimt. Het prototype is ontwikkeld door Stanford University.

spindraad

Spinzijde exciteert bionica als geen ander materiaal: het is flexibeler dan rubber en meer scheurbestendig dan staal, en extreem licht. De frames en spaken van de spinnenwebben zijn bijzonder sterk, terwijl de draden van de vanger-spiraal enorm elastisch zijn.

Ongeveer 20.000 spinsoorten bouwen zijden netten om prooien te vangen. Onze kruisspin produceert stabiele framedraden en elastische vangspiralen. De zijde is een lange-keten eiwitmolecule met kristallijne delen die de trekbelasting absorberen en een amorfe matrix die de elasticiteit garandeert.

Met behulp van biotechnologische methoden kan kunstmatige spinnenzijde worden geproduceerd. (Afbeelding: ansi29 / fotolia.com)

De spinnen produceren de zijde-eiwitten in een spinnenklier in de buik. Je kunt ze ook door een spinkanaal leiden, waar ze de eiwitten uitzouten door ionenuitwisseling. Een pH-verandering verandert de structuur, de spin trekt dan met zijn achterpoten, en dus is van de eiwitten een zijden draad.

Biotechnology produceert kunstzijde grondstoffen en stuurt het met een pomp in een technisch spinkanaal waar ionen worden uitgewisseld en de zijde-eiwitoplossing wordt verrijkt. De oplossing wordt per trein getransformeerd met een roller in een zijden draad.

Kunstmatige spinnenzijde wordt tegenwoordig aangetroffen in microcapsules, filamenten, nanosferen, hydrogels, films en schuimen, in de geneeskunde en in de industrie.

knaagdier mes

Stalen messen worden saai, vroeger of later schuren kunststoffen, papier of hout van het staal. De messen moeten worden geslepen, in het geval van machines betekent dit verwijderen, slijpen, opnieuw installeren en opnieuw uitlijnen. Dit is vervelend, kost tijd, geld en energie.

Knaagdieren hebben dit probleem niet. Hun snijtanden werken als messen, maar niet saai. Ze groeien enkele millimeters per week en wrijven af ​​zonder te krimpen. Integendeel: knaagdieren hebben hard voedsel nodig, anders worden de tanden langer en langer. De tanden zijn altijd scherp, waardoor ze interessant zijn voor bionica.

De snijtanden bestaan ​​uit zacht dentine aan de binnenkant en hard email aan de buitenkant. Omdat deze twee materialen in verschillende mate afwrijven, blijven de tanden scherp, omdat het zachte dentine verdwijnt en het harde glazuur overblijft.

De bionische abstractie van het principe: zelfslijpende messen moeten bijgevolg uit twee materialen van verschillende hardheid bestaan. Er zijn zulke messen: hun kern is gemaakt van staal, dat sneller slijt dan de buitenste keramische laag, en de harde laag blijft als een snijkant. Deze messen gaan langer mee dan de commerciële producten en ze zijn altijd scherp.

Het ijsbeer- en termietenhuis

Sommige termieten gebruiken de hitte van de zon en het metabolisme om hun gebouwen te ventileren. De lucht stroomt door een buizensysteem omhoog en onder het oppervlak naar beneden. Dit wordt mogelijk gemaakt door een thermische gradiënt tussen de warme bovenkant van het gebouw en de koele ondergrondse gebieden. Koolstofdioxide diffundeert door het poreuze bouwmateriaal, zuurstof diffundeert er in.

Met de ijsbeer geleiden de witte haren licht en warmte naar de donkere huid. Daar worden ze opgenomen. Samen met de voltooide luchtruimtes in de berenvacht krijgt het dier warmte.

W. Nachtigall en G. Rummel ontwikkelden in 1996 een energiezuinig huis, dat de passieve porieventilatie van de termieten combineert met de transparante warmte-isolatie van de ijsbeer. (Dr. Utz Anhalt)

geloofsbrieven
http://www.bionik-online.de/was-ist-bionik/

http://www.spektrum.de/lexikon/biologie/bionik/8744

Mensen, bedrijven en universiteiten die met bionica werken (Selectie): 

Groep aangepaste technologie
Technische Universiteit van Wenen

INPRO-innovatiebedrijf voor geavanceerde productiesystemen
in de auto-industrie mbH

Karlsruhe Institute of Technology (KIT)

Otto Lilienthal Museum

Universiteit van Bayreuth, Afdeling Biomaterialen