İxtiraçılar təkamüldən ilham alır

Təbiətdən ilhamlanan texnologiyalar: Gələcəyin ixtiraları heyvan və bitki dünyasından

Əsrlər boyu mühəndislər ilham almaq üçün təbiətə üz tutublar. Leonardo da Vinçi quşları təqlid edən süzülən maşınlar xəyal edirdi. Bu gün isə heyvan və bitkilərin dərinliyinə gedən araşdırmalar sayəsində yumşaq batareyalar və suyun üzərində gəzən robotlar kimi bir çox yeni təbiətdən ilham alan ixtiralar meydana çıxır. Vaşinqton Universitetinin, Takoma şöbəsinin bioloqu və sürətlə inkişaf edən “bioilhamlanma” sahəsindəki son araşdırmanın müəlliflərindən biri olan Cassandra Donatelli, bu tendensiyanın müasir alətlər və yeni əməkdaşlıq ruhu ilə əlaqəli olduğunu bildirir. O qeyd edir: "Bu, çox böyük bir sahədir. Burada, eyni binada altı-yeddi mühəndis və on bioloqun çalışdığı bir biomexanik laboratoriyamız var. Hamımız birlikdə işləyirik." Bütün bu vədlərə baxmayaraq, bioilhamlanma sahəsinin gələcəyi qeyri-müəyyəndir. ABŞ prezidenti Donald Trampın administrasiyası Milli Elm Fondunun tədqiqat büdcəsini 55 faiz azaltmağı təklif edib, qalan vəsaitləri süni intellekt və kvant hesablamaları kimi bir neçə sahəyə yönəltməyi planlaşdırır. Bu fonddan maliyyələşmə ilə inkişaf edən bioilhamlanma sahəsi isə zərər görə bilər. Massaçusets Universitetinin bioloqu Duncan Irschick bu barədə belə deyib: "Milli Elm Fondunun yeni prioritetləri ilə bu işlər əziyyət çəkəcək. Bioilhamlanma tədqiqatları sahəsində liderliyi Çinə təhvil verməkdən həqiqətən narahatam." Aşağıda təbiətin yaradıcılığından ilhamlanan bəzi yeni və tarixi ixtiraları təqdim edirik.

Təbiətin Yapışqan Sirri: Velcro

1941-ci ildə İsveçrəli ixtiraçı George de Mestral ov gəzintisinə çıxdı. Gəzinti əsnasında gicitkən tikanları onun şalvarına və itinin tüklərinə yapışdı. Yapışma gücünü maraqlanan de Mestral tikanları mikroskop altında araşdırdı. O, minlərlə kiçik qarmaq gördü. Bu mənzərə ona düyün və ya yapışqana ehtiyac duymayan yeni bir bərkidici növü təsəvvür etməyə ilham verdi. Bir neçə il sonra de Mestral bu ideyanı reallaşdıra biləcək bir maddə — neylon kəşf etdi. Sintetik lif daimi olaraq qarmaq şəklinə bükülə bilirdi. De Mestral neylon qarmaqların parçalara asanlıqla yapışdığını və soyulub ayrıla bildiyini aşkar etdi. 1955-ci ildə o, öz ixtirası üçün patent ərizəsi verdi və onu fransızca "velour" ("məxmər") və "crochet" ("qarmaqlar") sözlərinin birləşməsindən yaranan Velcro adlandırdı. Bu, əsl təbiətdən ilham alınaraq yaradılmış möhtəşəm bir texnoloji yenilik idi.

Kral Balıqçısının Dəmir Yolları Səssizliyi: Şinkansen Qatarının Dizaynı

1980-ci və 1990-cı illərdə Yaponiyalı mühəndislər yüksək sürətli qatarlar hazırlayarkən bəzi gözlənilməz problemlərlə də qarşılaşdılar. Qatarlar saatda 350 kilometrdən (220 mil) yüksək sürətlə tuneldən keçərkən, qarşılarındakı havanı sıxışdırırdı. Təzyiq dalğası tuneldən çıxışa çatanda isə səs partlaması yaradırdı. Mühəndis Eiji Nakatsu qatarları səssiz etmək üçün yollar axtarırdı. Nakatsu 2005-ci ildə verdiyi müsahibədə xatırlayır: "O zaman ağlıma belə bir sual gəldi – gündəlik həyatının bir hissəsi olaraq hava müqavimətindəki ani dəyişiklikləri idarə edən hər hansı bir canlı var?" Cənab Nakatsu yalnız bir mühəndis deyil, həm də həvəskar bir quş müşahidəçisi idi. Bu sual üzərində düşünərkən ağlına kral balıqçısı (kingfisher) gəldi. Bu quş yüksək sürətlə balıq tutmaq üçün suya dalanda, dimdiyi heç bir sıçrayış yaratmadan suya girir. Buna görə də Nakatsu və həmkarları qatar mühərriklərini yumru, konusvari ön hissələrlə qurdu. Kral balıqçısının dimdiyinə bənzər formaları tunellərdə hava təzyiqini 30 faiz azaltdı, qatarları daha səssiz və səmərəli etdi, hətta tunellərdən daha sürətlə keçsələr belə. Bu, təbiətdən ilham alınan mükəmməl bir dizayn idi.

Donqar Balinaların Qanadları: Aerodinamika İnqilabı

1990-cı illərdə Pensilvaniya ştatının West Chester Universitetinin bioloqu Dr. Frank Fish, donqar balina qanadlarının ön kənarında yerləşən böyük düyünləri yaxından araşdırdı. Dr. Fish və həmkarları bu tubercles adlı düyünlərin balinaların qanadları üzərində suyun hamar axışını təmin edərək, əlavə qaldırıcı qüvvə yaratmaqla onların performansını əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırdığını kəşf etdilər. Dr. Fish və həmkarları kəşflərini patentləşdirdilər və bu texnologiya o vaxtdan bəri mühəndislər tərəfindən bir sıra cihazları təkmilləşdirmək üçün qəbul edildi. Məsələn, bu düyünlər külək turbin qanadlarının ömrünü uzadır və sənaye tavan ventilyatorlarını daha səmərəli edir. Onlara hətta sörf taxtası üzgəclərində və yük maşınlarının güzgülərində də rast gəlmək olar. Bu, bioilhamlanma sayəsində yaranan geniş tətbiqli bir yenilikdir.

Gekonun Ayaqları: Super Yapışqanlı Parça

Gekonun ayağı yarım milyon kiçik tüklə örtülüdür, hər biri yüzlərlə budağa ayrılır. Gekon ayağını divara vurduqda, budaqların çoxu səthə sıx yapışır. Hər bir budaq divarla zəif molekulyar cazibə yaradır və birlikdə güclü bir qüvvə əmələ gətirir, lakin gekon ayağını bir millisaniyədə asanlıqla çəkə bilər. Dr. Irschick və həmkarları bu qüvvələri təqlid edən, Geckskin adını verdikləri bir parça yaratdılar. Bir dəftər vərəqi ölçüsündə olan bu parça şüşə səthə 700 funt (təxminən 317 kq) ağırlığı yapışdıra bilər və heç bir iz qoymadan hərəkət etdirilə bilər. Bu, təbiətdən ilhamlanaraq yaradılan yüksək effektivliyə malik bioilhamlanma məhsuludur.

Milçəkqapan Bitkisinin Sirri: Ləkəyə Qarşı Örtüklər

Milçəkqapan bitkiləri ət yeyəndir və yarpaqlarının qab şəkilli kənarlarına sürünən həşəratlarla qidalanır. Kənar olduqca sürüşkən olduğundan, şikar tarazlığını itirir və həzm fermentləri ilə dolu hovuza düşür. Tədqiqatçılar aşkar etdilər ki, yağış və şeh bitkinin üzərində toplandıqda, mikroskopik qabarıqlıqlar və çıxıntılar suyu həşəratların ayaqlarına yapışan bir təbəqəyə çevirir. Böcəklər ilişib qalır, çabalayır və nəticədə hovuza düşürlər. 2011-ci ildə Harvard Universitetinin mühəndisi Joanna Aizenberg və həmkarları səthində milçəkqapan bitkisinin naxışları olan materiallar yaratdılar və bu materiallar da sürüşkən oldu. Dr. Aizenbergin həmtəsisçisi olduğu bir şirkət, yapışqan mayelərin boruları tutmasının qarşısını alan və gəmi gövdələrindən balıqqulaqlarını dəf edən örtüklər satır. Bu, təbiətdən ilhamlanmış, sənayedə geniş tətbiq tapan bir bioilhamlanma nümunəsidir.

Dəvədəlləyinin Zirehi: Kosmik Gəmilər üçün Qalxanlar

Dəvədəlləyisinin (mantis shrimp) boks əlcəklərinə bənzəyən daktil çubuqları var. O, bu çubuqlardan istifadə edərək .22 kalibrli güllənin qüvvəsinə bərabər zərbələr endirir ki, bu da qabıqları sındırmaq üçün kifayətdir. Alimlər uzun müddət bu zərbələrin daktil çubuğun özünü niyə sındırmadığını maraqlanmışlar. Təkamül nəticəsində dəvədəlləyisi heyrətamiz mürəkkəbliyə malik xarici skeletə sahib olmuşdur. Onun daktil çubuqları lif təbəqələrindən ibarətdir; bəziləri balıq kürəyi naxışları əmələ gətirir, digərləri isə tirbuşonabənzər dəstələrdən hazırlanır. Bu təbəqələr zərbədən gələn enerjini yayılmasının və zərər verməsinin qarşısını alaraq dəf edir. May ayında Milli Standartlar və Texnologiya İnstitutunun tədqiqatçıları bu şok udan təbəqələrin süni versiyasını yaratdıqlarını bildirdilər. Mikroskopik silisium muncuqları materiala saatda 1600 kilometr (1000 mil) sürətlə atıldıqda, material əyilsə də, çatlamadı. Tədqiqatçılar bu materialdan kiçik meteoroidlərdən qorunmaq üçün kosmik gəmilər üçün yüngül qalxanlar hazırlamağı proqnozlaşdırırlar. Bu da təbiətdən ilham alan mühəndislik nailiyyətidir.

Su üzərində gəzən robotlar: Ripple böcəyinin sürət sirləri

Ripple böcəkləri düyü dənəsi boydadır. Onlar ayaqlarını suyun üzərində yayaraq çayların səthində üzürlər – lakin həm də heyrətamiz sürətlə, təxminən saniyədə 120 bədən uzunluğu qədər hərəkət edə bilirlər. İnsan miqyasında bu, saatda 640 kilometrə (400 mil) bərabər olardı. Sirr orta ayaq cütünün ucundadır. Ripple böcəyi onları suya batırdıqda, səthi gərginlik uclardakı sərt lələkvari çıxıntıların cəmi 10 millisaniyədə yelpik kimi açılmasına səbəb olur və yelpiklər avar rolunu oynayır. Hər hərəkətin sonunda, həşərat bu avarları sudan qaldırdıqda, yelpiklər şaqqanaqla bağlanır. Avqust ayında Kaliforniya Universitetinin (Berkeley) bioloqu Victor Ortega-Jiménez və komandası bu prinsiplərə əsaslanaraq su üzərində gəzən, sürətli dönüşlər edən və kəskin əyləc edə bilən kiçik robotlar hazırladıqlarını elan etdilər. Su gücü yelpikləri açıb bağladığı üçün Rhagabots (ripple böcəklərinin latın adı olan Rhagovelia-dan sonra adlandırılıb) öz batareyalarından az enerji tələb edir. Bu, təbiətdən ilham alınaraq yaradılmış enerjiyə qənaət edən yüksək texnologiyalı bir innovasiyadır.

Elektrik İlanının Batareyası: Tibbi İmplantlar üçün yeni dövr

Elektrik ilanının iflic edən elektrik zərbələri heyvanın bədənini bürüyən toxuma təbəqəsindən yaranır. Toxumada minlərlə hüceyrə təbəqəsi var, bunlar isə maye təbəqələr arasında yerləşir. Hüceyrələr yüklü atomları mayenin içinə pompalayaraq bioloji bir batareya yaradır. İsveçrədəki Friburq Universitetinin biofiziki Michael Mayer və həmkarları elektrik ilanları və digər balıqlardakı elektrik orqanlarını təqlid etməyə çalışırlar. Bioloji təbiətdən ilham alan batareya ənənəvi batareyalara nisbətən böyük üstünlüklər təklif edə bilər. Məsələn, onlar zəhərli kimyəvi maddələr əvəzinə üzvi birləşmələrlə işlədikləri üçün tibbi implantlar üçün daha təhlükəsiz enerji mənbəyi ola bilərlər. Komanda yumşaq, əyilə bilən gellərdən hazırlanmış kontakt linzası şəklində prototiplər yaratmışdır. Dr. Mayer bir gün elektrik ilanlarının yüklü atomları hərəkət etdirmək üçün istifadə etdiyi eyni zülallarla bu batareyaları implantasiya etməyə ümid edir. Dr. Mayer bildirir: "Bütün bunları balıqdakı kimi işləməsini təmin etmək hazırda əlimizdən gələn deyil. Düşünürəm ki, bu, uzaq gələcəkdədir, lakin layihə düşündüyümdən daha da irəli gedib." Bu, bioilhamlanma sahəsində gələcək vəd edən bir inkişafdır.

24 saat