اختراعات الهام گرفته از طبیعت پایه هفتم

اختراعات الهام گرفته از طبیعت پایه هفتم را از سایت اسک 98 دریافت کنید.

آنجا که فناوری از طبیعت الهام می گیرد

عصرایران؛ محمد مهدی حیدرپور - الهام گرفتن از طبیعت برای حل مشکلات انسان ایده ای محسوب می شود که به شکل گیری "علم تقلید حیاتی" (Biomimetics) منجر شده است. با گذشت زمان، روند تکامل به پیشرفت هایی باورنکردنی منجر شده که از فتوسنتز در گیاهان تا چشم انسان را در بر می گیرد. در همین راستا، دانشمندان فناوری هایی را توسعه داده اند که با الهام و تقلید از برخی نوآوری های منحصر به فرد در طبیعت شکل گرفته اند. در ادامه این مطلب برخی از آنها را معرفی می کنیم.

کرم خاکی = ماشین آلات حفر تونل (TBM)

ماشین آلات حفر تونل (TBM) یک کپی مکانیکی از کرم های خاکی محسوب می شوند. همانند کرم خاکی، ماشین آلات حفر تونل برای خوردن خاک و خروج آن از سمت دیگر دستگاه طراحی شده است. چه کرم خاکی و چه ماشین حفر تونل به طور مداوم در زیر خاک رو به جلو حرکت کرده و تونلی پشت سر خود به جا می گذارند.

ماهی جعبه ای = خودرو بیونیک

در دنیای طراحی خودرو، آیرودینامیک، ایمنی، میزان فضای داخلی و دوستدار محیط زیست بودن از جمله موارد کلیدی به شمار می روند. در جستجوی روشی برای تولید خودرو که تمامی این موارد را شامل شود، مهندسان مرسدس بنز ماهی جعبه ای را مد نظر قرار دادند. تکامل ماهی جعبه ای از نظر شکل و رفتار، آن را به جانداری کارآمد در آب مبدل کرده است. خودرو بیونیک که حاصل چنین تجربه ای است به واسطه ساختار سبک وزن و آیرودینامیک فوق العاده خود مورد تحسین قرار گرفت.

نهنگ گوژپشت = تیغه توربین پیشرفته

وزن نهنگ گوژپشت می تواند به 45 تن نیز بالغ شود اما با چنین وزنی می تواند به خوبی در آب شنا کند. بخشی از این شنای کارآمد مدیون برآمدگی های روی باله های کناری این حیوان است. با الهام از این برآمدگی ها، مهندسان اقدام به طراحی تیغه های توربین بادی و بالگرد کرده و دریافتند از این طریق می توانند تولید نیرو را افزایش داده و به طور همزمان کشش و سر و صدا را کاهش دهند.

حباب صابون = استادیوم واتر کیوب پکن

طراحی منحصر به فرد استادیوم شنا واتر کیوب (Watercube) در شهر پکن، چین با الهام از حباب های صابون معمولی صورت گرفته است. این طراحی و شکل استادیوم برای پخش نور بسیار کارآمد، پایدار و عالی عمل می کند.

کرم شب تاب = LED قدرتمند

کرم های شب تاب جانداران بسیار کوچکی هستند اما نور قدرتمندی از خود منتشر می کنند. راز این نور قدرتمند در آناتومی بدن آنها نهفته است. فلس های دندانه دار روی شکم کرم شب تاب به تقویت نور کمک می کنند. دانشمندان از این ویژگی در ساخت چراغ LED استفاده کرده و به افزایش 55 درصدی روشنایی دست یافته اند.

مرغ ماهیخوار = قطار بولت

طراحی قطارهای بولت اولیه دارای یک اثر جانبی دردسرساز بود: هر زمان که قطار از یک تونل خارج می شد صدایی بسیار بلند ایجاد شده و مسافران اغلب فشار قابل توجهی را احساس می کردند. "ایجی ناکاتسو"، مهندس و دوستدار پرندگان، متوجه شد طراحی دماغه قطار نیازمند اصلاح بوده تا هوا را هر چه بهتر بشکافد. نوک چاقومانند مرغ ماهیخوار که به وی اجازه شیرجه در آب از ارتفاع بدون ایجاد موج قابل توجه را می دهد مورد توجه ناکاتسو قرار گرفت. در حال حاضر، قطارهای بولت دارای دماغه هایی بلند و منقار مانند هستند که اجازه خروج کم سر و صداتر از تونل ها را می دهند.

چشم لابستر = تفنگ پرتو اکس

لابسترها در کف اقیانوس زندگی می کنند و برای سهولت حرکت در آب های کدر به یک نوع کره چشم پرتو اکس مجهز شده اند. با کپی برداری از این ویژگی منحصر به فرد، دانشمندان یک دستگاه تصویربرداری پرتو اکس دستی ساخته اند که می تواند آن سوی دیواری فولادی به ضخامت سه اینچ را نمایان کند.

پنجه گربه = پونز محافظ دار

گربه ها دارای پنجه هایی مخفی شونده هستند. "توشی فوکویا"، طراح ژاپنی، با الهام از این توانایی پونزهای محافظ دار را تولید کرده است. این پونزها از یک پوشش سیلیکونی شفاف سود می برند.

صدف حلزون = خانه خود خنک شونده

حلزون ها خانه خود را روی پشتشان حمل می کنند . حتی در بیابان، صدف حلزون می تواند این حیوان را مرطوب و خنک نگه دارد. "الناز امیری"، "حسام عندلیب"، "رزا عطارد" و "محمد امین محمدی" دانشجویان دانشگاه هنر اصفهان با الهام از صدف حلزون خانه ای خود خنک شونده طراحی کرده اند که می تواند از ساکنان خود در مناطق گرم بدون صرف مقدار زیاد انرژی محافظت کند.

خرطوم فیل = بازوی رباتیک

فیل می تواند خرطوم خود را در هر جهتی حرکت داده تا به آن چه می خواهد حتی یک بادام زمینی کوچک دسترسی داشته باشد. مهندسان مرکز فستو با الهام از خرطوم فیل بازویی رباتیک طراحی کرده اند که قابلیت تغییر اندازه با فشار هوا را داشته و در نوک آن چهار انگشت به کار گرفته شده اند که زبردستی شگفت انگیزی به این بازو می بخشند.

منبع مطلب : www.asriran.com

کارکلاسی بررسی اختراع الهام گرفته ازطبیعت جدول 2-1

باتوجه به اشکالات همکاران نسبت به جداول کتاب پایه هفتم جواب پیشنهادی جدولها را جهت اطلاع همکاران قرارمیدهیم بدیهی است که جواب جولها میتواند متنوع باشد-                جدول ۲-۱

منبع مطلب : karfan315.blogfa.com

7 فناوری هوشمندانه برگرفته از طبیعت

7 فناوری هوشمندانه برگرفته از طبیعت

1- محکم و پایدار همانند تار عنکبوت

امروزه ثابت شده است که تار عنکبوت 5 بار قوی تر و مستحکم تر از فولادی است که از نظر وزن بسیار سنگین تر از تار عنکبوت می باشد. تار عنکبوت در بعضی از مواد به صورت چسبنده عمل می کند تا بتواند طعمه را گرفتار نماید و در بعضی موارد دیگر چسبنده نیست که برای حرکت عنکبوت مناسب می باشد.

دانشمندان با استفاده از خاصیت فوق موفق شده اند نوار چسبی را بسازند که میتواند دهانه زخم های بدن را بدون آسیب دیدن بافت های زیرینش بپوشاند. خاصیت ذکر شده می تواند برای اتصال لوله ها و یا سنسورها به پوست ظریف نوزادان و افراد مسن مناسب باشد.

نوارهای پزشکی سنتی با اعمال یک ماده چسبنده در بستر یک لایه نازک ساخته می شد. برای اینکه بتوان همانند نوار ابریشمی آن را شکل داد، دانشمندان ابتدا آن را در یک بستر سیلیکونی قرار می دهند و سپس با استفاده از لیزر یک الگوی شبکه مانند بر روی بستر سیلیکونی ایجاد می نمایند. این سبب می شود که چسب زخم و نوار پزشکی همانند تار عنکبوت در نفاطی چسبنده و در نقاط دیگر غیر چسبنده باشد!

2-  چنگال مارمولک

همانطور که می دانیم یک مارمولک می تواند به راحتی از سقف ها و دیوارها بالا برود و این توسط شاخک های مومانندی که در پاهای آن وجود دارد میسر می شود. هر یک از این شاخک ها از موی انسان باریک تر می باشد که انتهای شاخک ها به الیاف کوچکتری به نام اسپاتولا (spatulae) ختم می شود.

چسب های جدیدی که در حال توسعه و تحقیق می باشند بر اساس این ویژگی پاهای مارمولک هستند  که می تواند در یک زمان به دیوار بچسبد و سپس آن را رها کند. این چسب ها با اتصال میلیون ها فیبر پلاستیکی ساخته شده اند که وزن آن ها کمتر از 450 گرم است و می تواند در ابزارهای کوه نوردی و پزشکی با مقاومت به مراتب بیشتری نسبت به چسب های قبلی مورد استفاده قرار بگیرد.

3- سوسک تشنه

سوسک کوچک صحرای نامیب (در کشور نامیبیا در جنوب غربی آفریقا) از یک روش هوشمندانه برای تولید آب مودر نیاز بدنش استفاده می کند. این سوسک با جمع آوری بخار آب و مه موجود در هوا با استفاده از سطح پوسته پشت خود و میعان آن به قطرات آب نیاز خود به آب و تشنگی را برطرف می نماید.

دانشمندان دانشگاه MIT  موفق شده اند با استفاده از این ایده ماده ای را بسازند که می تواند قطرات آب و یا مایعات دیگر را همانند پشت این سوسک جمع آوری نماید. دانشمندان از این ماده برای انجام کارهای تحقیقاتی فضایی نظیر جمع آوری مایعات برای تحلیل درون چیپ های مخصوص و یا در ساخت ابزارهای خنک کننده استفاده می کنند. ارتش آمریکا نیز از این شیوه برای جذب لکه های سمی استفاده می کند.

4- درخشش بال‌های پروانه

دانشمندان موفق شده اند با الهام از درخشش بال های پروانه، صفحات نمایش تمام رنگی را بسازند که بر مبنای درخشش بال های پروانه در نور روشن عمل می کنند.

این صفحات نمایشی که میراسول (Mirasol) نام دارد برمبنای منعکس کردن نور رفتار می کند برخلاف مانیتورهای LCD که نور را از پشت صفحه می فرستند!

این صفحات جدید می توانند بر خلاف صفحات قبلی که امکان خواندن در نور زیاد وجود نداشت را میسر بسازند و عمر باتری آنها به مراتب بیشتر است.

5- اختراع نوار چسبنده ولکرو

نوار چسبنده که بانام ولکرو شناخته می شود امروزه در همه جا کاربرد دارد. از لباس های فضانوردان گرفته تا کفش های کودکان. این نوار چسبنده با الهام از نحوه چسبیدن موهای سگ به گیاهان ساخته شده است!

در سال 1941 میلادی (1319 شمسی) مهندسی به نام جورج دمسترال با نگاه کردن چگونگی چسبیدن موهای سگ به گیاهان در زیر میکروسکوپ متوجه شد که آن از میلیون ها شاخک های گیره مانند ساخته شده است. وی از این ایده الهام گرفت و نوار چسبنده ای را با نام ولکرو که برگرفته از واژه فرانسوی ولورز (velours) به معنای گیره و قلاب است اختراع نمود.

6- کرم چسبنده به گوشت

تکنولوژی جدیدی که برای درمان در پیوند پوست در زخم های عمیق مورد استفاده می گیرد از نحوه چسبیدن کرمی انگلی به نام (پمفورینکوس لاویسپیرس) Pomphorhynchus laevispierces که در روده زندگی می کند و خود را همانند شکل کاکتوس مانند در می آورد تا به بدنه سطح روده بچسبد و تغذیه نماید الهام گرفته است. همانند عملکرد این کرم چسبی ساخته شده که دارای سوزن های بسیار ریزی است که به سطح پوست متصل می شود و تا زمانی که در معرض آب قرار دارد چسبندگی خود را حفظ می نماید. این چسب 3 برابر قوی تر از چسب های رایج در جراحی ها می باشد.

7- کوسه سفید بزرگ

کوسه ها شکارچیان پنهان اقیانوس ها هستند که به نیروهای دریای کشور ها به خصوص آمریکا موضوع مهمی را آموزش داده اند. پوست براق فلس مانند کوسه ها که از ماده سختی به نام دنتین (DENTIN) ساخته شده اند به نیروهای دریای در ساخت کشتی ها و ادوات کمک بزرگی کرده است. آنها با استفاده از ویژگی پوست کوسه توانسته اند سبب کاهش بسیار رسوب گذاری دریایی که بر اثر چسبیدن موجوداتی به نام بارناکل (barnacles ) و سایر موجودات زنده به بدنه کشی ها و در نتیجه آن استهلاک کشتی ها بوجود می آید جلوگیری نمایند. رسوب گذاری در سال حداقل 50 میلیون دلار برای نیروی دریای آمریکا ضرر دارد و با استفاده از این روش میتوان تا حد بسیاری از ضرر وارد شده جلوگیری نمود.

اکنون دانشمندان در آلمان موفق شده اند با استفاده از این روش میزان رسوب گذاری را تا 67% کاهش بدهند و تلاش بر این است که این رقم را تا برطرف شدن کامل این پدیده ارتقا داد.

بخش دانش و زندگی تبیان

منبع: Livescience

مطالب مرتبط:

فناوری و طبیعت

طبیعت الهام بخش‌ترین مکان

طبیعت قدرتمندتر از علم؟

منبع مطلب : article.tebyan.net

جواب کاربران در نظرات پایین سایت

مهدی : نمیدونم, کاش دوستان در نظرات جواب رو بفرستن.