Arsitek Inggris Michael Pawlyn menganggap alam sebagai "katalog produk, " yang semuanya, ia jelaskan dalam TED Talk, "telah mendapat manfaat dari periode penelitian dan pengembangan 3, 8 miliar tahun."
"Mengingat tingkat investasi itu, " ia melanjutkan dengan mengatakan, "masuk akal untuk menggunakannya."
Sementara teknologi baru kadang-kadang bisa terasa aneh, hampir dunia lain pada awalnya, masa depan inovasi sebenarnya melibatkan peneliti yang lebih memahami dunia alami di sekitar kita. Dan para penemu semakin memahami, dengan semakin banyak merangkul biomimikri, atau proses mendesain produk agar berfungsi seperti hewan dan tumbuhan lakukan setelah penyempurnaan evolusi. Dari udang mantis hingga ludah lebah, para insinyur tidak meninggalkan kebutuhan bisnis yang terlewat ketika datang ke inspirasi.
Berikut adalah lima penemuan terbaru di dunia alami yang suatu hari nanti bisa mengarah pada penemuan baru.
Udang mantis memiliki pelindung yang sangat tangguh yang terbuat dari struktur mikro yang tahan benturan.
Udang belalang adalah setan kecil penuh semangat yang tidak mundur dari perkelahian — bahkan dengan jenisnya sendiri. Hebatnya, dua udang belalang dapat mengeluarkannya dan tetap tidak terluka sesudahnya. Itu karena para petarung mungil yang tangguh ditutupi dengan baju besi yang sangat kuat di punggung mereka. Armor, yang disebut telsons, terlihat dan bertindak seperti perisai, tumpang tindih saat mereka mengalir turun ke ekor crustacea.
Para peneliti di University of California, Riverside mempelajari struktur dan mekanisme telepon ini dan menemukan bahwa kunci ketangguhan mereka tampaknya adalah perancah berbentuk spiral di bawah setiap perisai. Dalam sebuah studi baru-baru ini di jurnal Advanced Functional Materials, para insinyur dan rekan mereka menjelaskan bahwa struktur helicoidal mencegah retak tumbuh dan melunakkan dampak pukulan keras. Arsitektur bengkok yang sama diketahui ada di cakar udang, digunakan untuk memberikan pukulan ke segala ancaman ke wilayahnya. Udang jelas telah mengembangkan baju zirah yang sempurna.
Suatu hari, kita mungkin akan melihat mikrostruktur tahan dampak semacam ini, yang dipatenkan para peneliti pada 2016, dalam peralatan olahraga, pelindung tubuh untuk polisi dan militer, drone, bilah turbin angin, bahan kedirgantaraan, mobil, kendaraan militer, pesawat terbang, helikopter, sepeda dan kapal laut. Pada dasarnya, David Kisailus, seorang profesor teknik kimia dan lingkungan di University of California, Riverside, dan penulis studi, menjelaskan dalam email ke majalah Smithsonian, "Di mana saja penurunan berat badan sangat penting tetapi ketangguhan dan kekuatan diperlukan."
Kisailus berpikir, dalam waktu dekat, temuan ini akan memiliki dampak terbesar pada barang-barang olahraga, karena waktu untuk memasarkan produk-produk seperti helm dan pelindung tulang kering lebih pendek daripada dengan sesuatu seperti pesawat terbang komersial. Para peneliti telah membuat helm prototipe untuk keperluan konstruksi maupun untuk sepak bola. Tetapi, Kisailus menambahkan, “dalam jangka panjang, saya pikir semakin besar, dampak global akan dalam transportasi, karena penurunan bobot dengan kekuatan yang lebih tinggi akan mengurangi konsumsi bahan bakar dan emisi.”
Biji dandelion mengungkapkan bentuk penerbangan alami yang baru ditemukan.
Suatu bentuk penerbangan yang belum pernah terlihat sebelumnya terungkap dalam sebuah studi tentang dandelion. (Cumal Cummins) Cara biji dandelion dengan mudah melayang di angin, menangkap sinar matahari yang berkilauan saat jatuh ke tanah, memiliki keindahan sederhana yang sulit untuk ditaburi. Tetapi, seperti yang ditemukan para peneliti pada musim gugur lalu, jalur tak kasat mata yang ditinggalkan oleh parasutnya yang halus menjadi jauh lebih menakjubkan — dan mempelajarinya dapat menyebabkan kemajuan yang sangat keren dalam penerbangan drone dan pemantauan polusi udara.
Para peneliti tahu bahwa mekanisme yang membawa benih dengan begitu mudah adalah mahkotanya yang lembut dari serat gading, yang agak menyerupai sapu sapuan cerobong. Mereka hanya tidak yakin bagaimana fuzz seperti parasut ini bekerja mengingat bahwa bundel biji dandelion sebagian besar terdiri dari ruang kosong. Jadi para ilmuwan di Universitas Edinburgh menciptakan terowongan angin untuk menguji benih dan dengan melakukan itu, mereka menemukan ”kelas baru perilaku fluida, ” lapor James Gorman untuk New York Times . Udara mengalir melalui filamen dan meninggalkan jejak udara yang berputar-putar di belakang, atau apa yang disebut cincin pusaran terpisah. Cincin meningkatkan daya tarik benih, menciptakan penerbangan empat kali lebih efisien daripada parasut konvensional.
Para peneliti, yang menjelaskan temuan ini dalam sebuah penelitian yang diterbitkan di Nature, berharap itu menginspirasi para insinyur untuk menciptakan drone yang bisa terbang sendiri yang membutuhkan sedikit atau tanpa konsumsi energi untuk terbang.
“Seikat bulu buatan manusia yang diilhami dandelion dapat digunakan untuk melayang di udara, membawa sesuatu seperti kamera atau sensor, alih-alih biji, ” kata Naomi Nakayama, ahli biologi di University of Edinburgh dan penulis studi, di email ke Smithsonian . "Sama seperti dandelion, mereka bisa bertahan lama, bisa memantau dan merekam kualitas udara, arah atau kecepatan angin, dan mungkin beberapa kegiatan manusia, tanpa orang-orang memperhatikan mereka ada di sekitar karena mereka sangat kecil."
Hiu mako cepat karena sisiknya yang fleksibel.
Ini adalah foto skala hiu mako sirip pendek, yang panjangnya masing-masing sekitar 0, 2 milimeter. Barisan depan timbangan telah secara manual dibalut dengan sudut maksimum sekitar 50 derajat. (Phil Motta di University of South Florida) Hiu mako sangat cepat, itulah sebabnya mereka kadang-kadang disebut cheetah laut. Mereka dapat mencapai hingga 70 hingga 80 mil per jam. Tetapi bagaimana mereka bisa begitu cepat? Jawabannya terletak dengan sisik kecil di sayap dan sirip mereka. Tetapi persis bagaimana kulit mereka yang licin membantu kecepatan mereka sangat menarik bagi insinyur penerbangan, dengan dana dari Boeing dan Angkatan Darat AS, yang ingin merancang bahan baru untuk mengurangi hambatan dan meningkatkan kelincahan pesawat, menurut siaran pers American Physical Society. .
Sisik fleksibel pada sisi dan sirip hiu mako hanya seperlima dari satu milimeter. Jika Anda mengelus hiu seperti kucing, dari kepala ke ekor ( Catatan Editor: Kami tidak menyarankan ini .), Sisiknya akan terasa halus. Tetapi jika Anda menggerakkan tangan Anda ke arah yang berlawanan, kulit akan terasa lebih seperti kertas amplas, dengan sisik yang tertekuk ke belakang hingga sudut maksimum 50 derajat tergantung pada lokasi tubuh, dengan sisik paling fleksibel di belakang insang. Menurut rilis pers, kelenturan sisik membuat aliran bergerak lebih dekat ke kulit, mencegah apa yang disebut "pemisahan aliran."
Pemisahan aliran juga musuh nomor satu ketika datang ke pesawat. Konsep ini mudah ditunjukkan dengan menjulurkan tangan keluar dari jendela mobil yang bergerak dengan telapak tangan menghadap angin. Telapak tangan Anda berada di bawah tekanan lebih dari bagian belakang tangan Anda, sehingga tangan Anda terdorong ke belakang. Ini terjadi karena aliran udara memisahkan sisi-sisi tangan Anda menciptakan daerah bertekanan rendah atau terbangun di belakang tangan Anda. Namun, pemisahan aliran masih dapat terjadi pada tubuh yang lebih ramping seperti hiu. Di situlah timbangan datang: mereka membantu mengontrol aliran, sehingga mengurangi hambatan dan membiarkan hewan berenang lebih cepat dan dengan kemampuan manuver yang lebih besar.
"Kami berspekulasi bahwa pada titik tertentu kami dapat merekayasa pita yang dapat diterapkan secara strategis pada permukaan pesawat, seperti baling-baling helikopter, sayap, atau lokasi tertentu di badan pesawat di mana pemisahan aliran terjadi dan menyebabkan peningkatan hambatan atau penurunan kinerja atau kemampuan manuver, ”kata Amy Lang, seorang insinyur aeronautika di University of Alabama, yang mempresentasikan karya tersebut di Pertemuan Masyarakat Fisika Amerika di Boston, dalam email ke Smithsonian .
Lang menerima paten pada tahun 2014 yang menurutnya “berdasarkan pada konsep awal yang kami miliki tentang bagaimana fungsi kulit hiu dan bagaimana kami dapat menerapkannya pada permukaan yang direkayasa.” Ia dan timnya membuat model cetak 3D kulit hiu mako dan harapan. untuk mendapatkan lebih banyak hasil dari pengujian mereka di terowongan angin dan air dalam tahun berikutnya. "Kami berharap dalam kolaborasi kami dengan industri untuk mengajukan paten yang diperbarui karena permukaan buatan manusia dikembangkan untuk aplikasi nyata, " tambahnya.
Lebah menggabungkan minyak ludah dan minyak bunga untuk membuat perekat.
Lebah madu terbang dari bunga ke bunga mengumpulkan serbuk sari dan menyimpannya di tubuh mereka untuk dibawa kembali ke sarang. Tetapi bagaimana jika kejutan hujan musim panas mengganggu? Jangan takut, lebah punya solusi untuk itu: bubur lengket dari ludah dan minyak dari bunga yang mengubah serbuk sari menjadi pelet tahan air. Ilmu pengetahuan di balik kombinasi lengket ini bahkan dapat menginspirasi lem berteknologi tinggi yang melekat saat Anda menginginkannya, tetapi juga melepaskannya jika perlu.
"Kami ingin tahu, jika serbuk sari dapat tetap melekat kuat pada kaki belakang lebah, bagaimana lebah bisa mengeluarkannya ketika mereka kembali ke sarang, " kata Carson Meredith, seorang insinyur di Georgia Tech dan penulis utama pada Studi yang dipublikasikan di Nature Communications pada bulan Maret, dalam siaran pers.
Ini pada dasarnya bekerja seperti ini: Lebah lebah sedikit lengket karena nektar yang diminum. Ludah menutupi serbuk sari ketika lebah mengumpulkannya. Kemudian minyak dari bunga melapisi bola serbuk sari yang indah. Teknik pelapisan ini adalah ramuan yang sempurna untuk mengusir kelembaban yang tidak terduga.
"Ini bekerja mirip dengan lapisan minyak goreng yang menutupi kolam sirup, " kata Meredith dalam rilisnya. "Minyak memisahkan sirup dari udara dan memperlambat pengeringan."
Kecepatan juga sepertinya menjadi faktor kunci. Itu bermuara pada apa yang disebut respons tingkat-sensitif, yang berarti “semakin cepat kekuatan yang berusaha untuk menghapusnya, semakin besar ia akan melawan, ” menurut rilis pers. Jadi, ketika lebah menggunakan gerakan lambat terkoordinasi dengan kaki belakangnya untuk melepaskan bola serbuk sari, mereka mudah lepas. Tetapi jika tetesan air hujan yang jatuh bertabrakan dengan salah satu bola, itu akan melekat lebih kuat.
Aplikasi untuk perekat seperti ini sangat bervariasi. Meredith menjelaskan dalam email ke majalah Smithsonian bahwa perekat yang terinspirasi bio akan tumbuh subur di area di mana kekuatan bukanlah prioritas utama, tetapi “di mana adhesi perlu disesuaikan, dapat diatur, responsif terhadap rangsangan, atau ditambah dengan sifat-sifat lain seperti edibilitas, biokompatibilitas atau tahan kelembaban. "
Dia bekerja dengan perusahaan medis dan kosmetik. (Jika Anda pernah menemukan diri Anda menghilangkan make-up tahan air yang membandel, Anda memahami permintaan akan solusi.) “Dalam bidang ini orang sering menginginkan adhesi yang dapat menahan permukaan bersama-sama dalam kondisi tertentu, tetapi kemudian dapat dirilis sesuai permintaan atau saat kondisi tertentu (kecepatan, kekuatan, kelembaban) terlampaui, ”jelasnya. "Ini termasuk kemampuan untuk memindahkan partikel kecil dari satu tempat ke tempat lain, seperti dalam merias wajah, atau mengantarkan obat ke jaringan tertentu di dalam tubuh."
Itu tidak semua: pelet serbuk sari itu dapat dimakan secara alami, sehingga dapat digunakan dalam makanan juga, mungkin untuk "barang-barang dekoratif pada kue atau makanan penutup, atau partikulat yang menempel yang mengandung zat tambahan makanan untuk rasa, nutrisi, pengawet, warna, dll., ”Jelas Meredith.
Kucing adalah ahli perawatan rambut karena papila berlubang di lidahnya.
(Elke Schroeder / EyeEm / Getty Images) Kucing menghabiskan cukup banyak waktu mereka menjilati diri mereka sendiri. Ternyata lidah mereka telah berevolusi untuk efisiensi perawatan puncak — dan mungkin sebenarnya membantu kita membuat sikat rambut yang lebih baik, atau bahkan menginspirasi kemajuan dalam robotika lunak dan jenis teknologi pembersih baru.
Lidah amplas klasik kucing ditutupi paku miring yang disebut papillae, yang terbuat dari keratin, atau benda keras yang sama dengan kuku kita. Itulah bagian dari lidah yang para peneliti di Institut Teknologi Georgia tertarik untuk belajar untuk mengetahui bagaimana tepatnya mendistribusikan kelembaban ke seluruh bulu kucing dengan mudah.
Ternyata papilla sebenarnya tidak runcing, atau berbentuk kerucut seperti yang dikemukakan penelitian sebelumnya. Alih-alih, seperti yang dijelaskan oleh para insinyur Institut Teknologi Georgia dalam sebuah studi di Prosiding National Academy of Sciences, mereka berbentuk sendok dengan dua ujung yang berlubang. Bentuk ini menciptakan tegangan permukaan yang mengunci tetesan air liur hingga tiba waktunya untuk dibersihkan, kata tim tersebut. Dan lidah-lidah itu bisa menampung banyak cairan. Ketika tim memasukkan lidah kucing - menyumbangkan post-mortem - untuk pengujian, mereka menemukan bahwa setiap papilla dapat menampung sekitar 4, 1 mikroliter air, tetapi di seluruh lidah itu cukup untuk mendistribusikan sekitar seperlima cangkir air melalui bulu binatang di sehari, menurut National Geographic .
Papila juga menyerang sebuah simpul dari empat arah yang berbeda — sempurna untuk melepaskan ikatan secara efisien. Para peneliti bahkan menciptakan sikat perawatan lidah-terinspirasi (TIGR) menggunakan model 3D lidah kucing. Mereka telah mengajukan permohonan paten untuk kuas, yang dapat digunakan untuk menerapkan obat atau mendistribusikan sampo dan kondisioner tanpa bulu pada bulu hewan peliharaan untuk mengurangi alergen.
Dan tim membayangkan aplikasi lain. “Bentuk tulang belakang yang unik dapat diimplementasikan ke dalam robotika lunak untuk membantu dalam cengkeraman — penelitian sebelumnya telah menunjukkan bahwa kait mikro unggul dalam mencengkeram permukaan yang keropos, kaku, ” kata Alexis Noel, seorang insinyur peneliti di Institut Teknologi Penelitian dan penulis penelitian di Georgia Tech., dalam email. Bahkan mungkin ada cara baru untuk menerapkan maskara, tambahnya.
