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10 unglaubliche Erfindungen, inspiriert von Pflanzen und Tieren
Wir haben von Anfang an die Innovationen der Natur bestaunt. Vor Tausenden von Jahren kopierten unsere Vorfahren die Art und Weise, wie Raubtiere gedacht, gestohlen und gejagt haben. Bei all unserer Technologie hat die Natur ihre Anziehungskraft nicht verloren. Zahlreiche Erfindungen wurden von Techniken inspiriert, die im Pflanzen- und Tierreich beobachtet wurden.
Ausgewiesene Bildgutschrift: festo.com10 Material zur Wassergewinnung
Namib Desert Käfer
Regen hat den Sand der afrikanischen Namibwüste nicht gesegnet. Das Land ist sengend, doch jeden Morgen weht ein barmherziger Nebel aus hellem Nebel über die Sanddünen. Es ist das perfekte Zuhause für den Namib-Wüstenkäfer.
Wenn sich Wassertröpfchen aus dem Nebel auf der Käferhülle ansammeln, leiten wasserabweisende Grate die Tropfen in Richtung Kopf. Die Schale ist mit kleinen, hydrophilen Noppen übersät. Wenn sich Feuchtigkeit ansammelt, werden die Tröpfchen größer, bis sie zum Maul des Käfers gleiten und den Durst effektiv löschen.
Ingenieure des Massachusetts Institute of Technology haben sich diese Fähigkeit geliehen, um ein Material zu schaffen, das Wasser aus der Luft gewinnen kann. Die schwammartige Substanz besteht aus Glas und Kunststoff und ist mit den gleichen winzigen Kämmen durchzogen. Sie ist billig und kann einfach aufgebaut werden, indem hydrophile Punkte auf Bahnen aus hydrophoben Materialien gedruckt werden.
Wenn ein Campingzelt diese Oberfläche nachahmt, könnte es jeden Morgen Wasser eines Tages ernten. Darüber hinaus deutet die hohe Temperaturtoleranz des Insekts auf Infrarot-Reflektoren auf seiner Hülle hin, die in Bereichen helfen können, in denen hitzebeständige Geräte wie das Raketendesign erforderlich sind.
9 Lebende Mikroroboter
Neunauge
Die Dinge wären sicherlich viel einfacher, wenn Ärzte in Ihren Körper eindringen und die genaue Ursache von Schmerzen oder Krankheiten ermitteln könnten. Die Bildgebungstechnologie ist oft körnig mit niedriger Auflösung, während MRI-Maschinen sperrig und teuer sind.
Mit der bevorstehenden Erfindung von Robotern, die klein genug sind, um in Ihrem Blutkreislauf zu schwimmen, wird die Medizin viel einfacher. Cyberplasm ist ein Roboter, der gewissermaßen "lebendig" ist.
Mit Sensoren aus echten Säugetierzellen beladen, reagiert es auf Chemikalien und Licht wie ein lebender Organismus. Der Miniaturroboter ist mit Augen- und Nasensensoren ausgestattet und enthält ein künstliches, durch Glukose betriebenes Nervensystem, das Reize aufzeichnet, die in der gleichen Weise in elektrische Signale umgewandelt werden, wie ein Gehirn tatsächlich funktioniert.
Cyberplasm ist dem Neunauge, einer Art parasitischer Fische mit langer, schlauchartiger Form, nachempfunden. Dieses Tier besitzt ein einfaches Nervensystem, das sich leicht nachahmen und in einen Roboterkörper einbauen lässt. Mit der Zeit kann sich der Neunauge-Roboter in Ihrem Körper bewegen, um nach Tumoren, Blutgerinnseln oder Chemikalien zu suchen.
8 Roboterarm
Elefant
Elefantenstämme, die aus über 40.000 Muskeln bestehen, sind so flink wie menschliche Hände und können Äpfel aus einem Ast pflücken oder einen ganzen Baum aus dem Boden reißen. Ihr vielseitiges Design hat auch einen Roboterarm inspiriert. Das deutsche Unternehmen Festo hat den Bionic Handling Assistant entwickelt, ein Anhängsel, mit dem die Handhabungstechnik für die Mensch-Maschine-Kooperation verändert werden kann.
Mit vier metallischen Klauen lernt der Roboter genau wie ein menschliches Baby durch Versuch und Irrtum. Durch das ständige Greifen nach Objekten und das Ergreifen von Objekten wird ermittelt, welche Muskeln bewegt werden müssen. Der Roboter kann Änderungen in seiner Position speichern, indem er den Druck in den Röhren einstellt, die die künstlichen Muskeln versorgen.
Dieses aus Polyamid gefertigte Konstruktionsmaterial ist stark genug, um schwere Gewichte zu heben, aber dennoch beweglich genug, um empfindliche Verfahren wie das Aufnehmen eines Eies durchzuführen. Der Kofferraum erweist sich als Vorteil für Fabriken, Laboratorien und Krankenhäuser, wo er zusätzliche Maßnahmen für von Menschen geleitete Projekte bietet.
7 Hochgeschwindigkeitszüge
Eisvogel und Eule
Beim Verlassen eines Tunnels erzeugen Japans extrem schnelle Hochgeschwindigkeitszüge aufgrund der Form der Zugnase einen ohrenbetäubenden "Tunnelboom". Durch das Drücken der Luft bei hohen Geschwindigkeiten wird eine Windwand erzeugt, die einen Schläger erzeugt und durch Verlangsamung des Zuges Kraftstoff verschwendet.
Die Lösung? Nimm Ratschläge von den Vögeln.
Eisvögel haben einen stromlinienförmigen Schnabel, der das Angeln praktischer macht. Dank der spitzen Form der Nase kann der Vogel ohne Spritzer in Bäche eintauchen. Der Schnabel verringert den Aufprall, indem das Wasser an dem Schnabel vorbeiströmen gelassen wird, anstatt davor geschoben zu werden.
Eiji Nakatsu, ein Ingenieur und Vogelbeobachter, veränderte die abgerundete Nase des Hochgeschwindigkeitszugs, um das Design einer Eisvogel-Rechnung nachzubilden. Jetzt kann der Zug mit 300 km / h mit reduziertem Energieverbrauch und weniger Luftwiderstand fahren.
Dank der schwer fassbaren Eule wurde zusätzlich das Donnergeräusch gedämpft. Die Nase wurde an das Design der Federn der Eule angepasst, die so leise sind, dass sie selbst den kühnsten Mäusen ausweichen kann.
6 Squishy-Roboter
Tintenfisch
Wer hat gesagt, dass Roboter hart und metallisch sein müssen? Ein Forscherteam aus Italien entdeckte die Vorteile eines matschigen Körpers. Mit den Fähigkeiten, zu schwimmen, Objekte zu halten und zu krabbeln, benötigt der Krakenroboter viel weniger Rechenleistung, um zu funktionieren.
Anstatt sich auf mathematisch vorhersagbare Weise wie hart arbeitende Maschinen zu bewegen, werden Octopus-Roboter kleiner, wellig und locker. Ihnen fehlen steife Gliedmaßen und feste Gelenke, was von Vorteil ist.
Andere Roboter, die nach soliden Skeletten modelliert sind, erfordern eine sorgfältige Programmierung und andere Arbeit, um zu verhindern, dass sie in Objekte stoßen. Sie neigen auch dazu, unberechenbar, sogar gefährlich in der Umgebung von Menschen und Neuland zu werden.
Weiche Roboter sind viel sicherer.Sie können sich in neue Formen verwandeln und sich gut an ihre Umgebung anpassen. Mit solchen Formularen können sie gefangene Personen retten, mit uns interagieren und ohne vorherige Programmierung arbeiten.
5 Cyborg-Blumen
Rose
Wussten Sie, dass Rosen Strom leiten können?
Magnus Berggren und sein schwedisches Forscherteam konnten diese Energie erzeugen, indem sie winzige Drähte durch die Systeme der Anlagen fädelten. Nachdem die Rosen in einer organischen Polymerlösung eingeweicht worden waren, wurde die Rosenrinde zurückgezogen, wobei die winzigen Polymer- "Drähte" sichtbar wurden, die sich durch die Stängel schlängelten. Sie erwiesen sich später als elektronisch leitfähig.
Diese Methode ermöglichte es den Forschern, die Physiologie der Rosen zu kontrollieren, z. B. das Blühen der Blüten vor dem bevorstehenden Frost oder die Verhinderung von Dürreperioden. Diese Modifikationen gehen nicht in die Früchte oder Samen.
Obwohl permanente Änderungen ein Ökosystem negativ beeinflussen können, kann diese Erfindung leicht ein- oder ausgeschaltet werden.
4 keimabweisende Katheter
Haie
Mit seiner Schlankheit und Langlebigkeit eignet sich Haifischhaut für alle möglichen Dinge - vom Badeanzug bis zum Schuh. Was wir jedoch nicht erwartet hatten, waren Katheter.
Keime sind in jedem Krankenhaus eine Sorge. Bei so vielen Menschen, die ein- und ausgehen, ist es kein Geheimnis, dass Oberflächen leicht mit Keimen überzogen werden können und Krankheiten von einem Patienten zum nächsten übertragen.
Ingenieur Tony Brennan entdeckte, dass nichts sauberer ist als Haifischhaut. Die Oberfläche ist mit winzigen Teppichen aus zahnartigen Schuppen durchsetzt, die verhindern, dass sich Schleim, Algen und Seepocken an den Körpern der Haie verhaken. Glücklicherweise stoppt Haifischhaut auch krankheitsverursachende Bakterien wie E coli.
Sharklet ist ein Unternehmen, das dieses Konzept nutzt. Bis jetzt funktioniert es. Ihr nächster Schritt ist die Erfindung von Kathetern aus Haifischhaut, die eine häufige Infektionsquelle verhindern können.
3 Impfstoff, DNA und Stammzellkonservierung
Auferstehungsanlagen, Tardigraden und mehr
Im extremen Winterschlaf, Auferstehungspflanzen, einer Wüstenmoosart, die bei intensiven Temperaturen austrocknet, „stirbt“ sie und scheint jahrelang tot zu sein. Sobald der Regen wiederkommt, werden die Pflanzen leicht wieder grün.
Tardigrades, mikroskopisch kleine Wasserbären, sind auch eines der härtesten Tiere der Erde. Sie wurden in den Weltraum geschleudert, extremen Temperaturen wie absoluten Nullwerten und 150 Grad Celsius (300 ° F) ausgesetzt und wurden gezwungen, Strahlung auszuhalten und Jahre ohne Wasser auszukommen.
Als Reaktion schrumpfen die Wasserbären. Dann erwachen sie wieder, wenn ihre Umgebung wieder günstig ist. Salzgarnelen, Nematoden und Bäckerhefe sind nur einige andere, die ähnliche Winterschlaftechniken verwenden.
Während dieser Versuche ersetzen die Organismen lediglich das gesamte Wasser in ihrem Körper durch Zucker. Wenn sich der Zucker zu Glas verhärtet, befinden sich die Organismen in einem Schwebezustand. Diese Methode kann zwar sicher Menschen töten, ist aber für uns immer noch eine gute Nachricht: Impfstoffe, DNA und Stammzellen können nun länger aufbewahrt werden.
Jedes Jahr sterben zwei Millionen Kinder an leicht vermeidbaren Krankheiten. Impfstoffe verderben schnell in heißen Klimazonen, aber dieses Zuckerkonservierungsmittel verhärtet sich innerhalb der Impfstoffe zu mikroskopisch kleinen Perlen und verlängert deren Haltbarkeit auf Jahre.
2 Roboter, der auf Wasser springt
Wasserläufer
Insekten mit Teichskimmer können dank der „Haut“, die jeden Flüssigkeitskörper bedeckt, auf Wasser laufen. Als Oberflächenspannung bekannt, haften die Moleküle in einer Kraft, die als Kohäsion bezeichnet wird.
Es wurde ein leichter Roboter gebaut, der auf dem Wasser springt und nicht geht. Dieser Roboter hat einen weichen Körper und wiegt nur 68 Milligramm. Obwohl Ingenieure bereits Bots entworfen haben, die auf dem Wasser laufen können, ist dieser hier einzigartig, da er auf der Wasseroberfläche springen kann, ohne einzusinken.
Die Forscher konnten dies tun, indem sie Wasserläufer beobachteten. Diese Insekten beschleunigen ihre Beine allmählich und lassen das Wasser nicht los, bis es Zeit ist zu springen. Sie üben die richtige Kraft aus und halten die Oberflächenspannung ungebrochen und ganz.
Mit dieser Taktik bringt der Roboter nach und nach genug Drehmoment zum Starten auf, überschreitet jedoch nicht die "Hautoberfläche" des Wassers. Diese Aktion ahmt die Bewegung eines Flohbeins nach und kann beeindruckende 14 Zentimeter (6 Zoll) erreichen. Dieser Miniatur-Bot kann sich bei Überwachungs- und Rettungsoperationen als nützlich erweisen.
1 Besseres Röntgenbild
Hummer
Röntgenstrahlen sind schwer zu bearbeiten, weshalb die Röntgengeräte an Flughäfen so sperrig sind. Wissenschaftler kopieren jedoch eine Technik, die Hummeraugen verwenden, um ein besseres Röntgenbild zu erhalten.
Anstelle der Brechung oder der Biegung des Lichts durch eine Linse sehen Hummer Reflexion. Ihre Augen sind mit Quadraten bedeckt, ähnlich wie bei flachen Spiegeln, die das Licht in präzisen Winkeln reflektieren, um Bilder aus jeder Richtung zu bilden.
Dieses Design erweist sich als nützlich für Astronomen, die sich nach Teleskopen sehnen, die Röntgenstrahlen aus bestimmten Bereichen im Weltraum fokussieren können. Während ein gewöhnlicher Spiegel nur Röntgenstrahlen durchlässt, werden die Augenformen des Hummers verwendet, um Arrays aus winzigen, quadratischen, hohlen Rohren aus Bleiglas herzustellen. Das in eckige Kugeln gekrümmte Material reflektiert Röntgenstrahlen und wird in Teleskope verpackt.
Diese Krebstiere haben auch andere Erfindungen inspiriert, wie Mikrochips und das Lobster Eye X-ray Imaging Device, eine „Taschenlampe“, die durch Stahlwände mit einer Dicke von 8 cm hindurchsehen kann.
Wenn das Gerät eine Reihe von Röntgenstrahlen niedriger Leistung durch eine Wand aussendet, springen einige Objekte von den Gegenständen auf der anderen Seite zurück. Diese Signale werden durch die Röhren geleitet und erzeugen Bilder, genau wie die Augen der Hummer. Diese Erfindung kann sich beim Auffinden gestohlener oder illegaler Waren als wichtig erweisen.