Изобретения, заимствованые у природы. Часть 2
Бионика — это изучение природных процессов с конкретной практической целью: разработка на их основе новых технологий. Речь идет не о простом копировании, а о понимании фундаментальных принципов, область применения которых можно значительно расширить.
Чему учит природа инженеров-строителей?
Проектирование легких и одновременно прочных зданий — одна из главных проблем современных архитекторов. Ажурные конструкции кровель — типа подвешенной над Олимпийским комплексом в Мюнхене — наша попытка соперничать с пауками. Их обширные ловчие сети сплетены на каркасе из пересекающихся нитей, выдерживающих огромные нагрузки. Ученые пытаются воспроизвести в лаборатории и сам паутинный шелк, не уступающий по прочности стальной проволоке при значительно меньшем весе.
Какие земные аналоги можно использовать для проектирования марсоходов?
Первые роботы, исследовавшие поверхность Марса, перемещались по каменистому грунту нашего космического соседа на шести колесах, но их следующее поколение будет шагать на шести членистых ногах, как насекомые. Это существенно поможет марсоходам в преодолении препятствий. Эксперименты с тараканами показали, что каждая из ног работает совершенно независимо от прочих. На этом же принципе основано и передвижение первых шагающих вездеходов.
Чему учатся у глаза разработчики оптики?
Хитроумные фокусирующие устройства, мозаичные изображения, оптические волокна — устройство и работа глаза подарили людям больше новаторских инженерных решений, чем какой-нибудь другой орган чувств. Уже разрабатываются прототипы жидких линз, а японские ученые сконструировали систему из множества крошечных хрусталиков, аналогичную сложному глазу мухи. Разместив их на полусфере, они обеспечили неподвижному наблюдателю круговой обзор. Рентгеновский датчик Международной космической станции улавливает излучение в границах очень широкого телесного угла благодаря свое выпуклой форме, как у глаза омара.
Не решит ли энергетическую проблему синтетический фотосинтез?
Ни одна солнечная батарея не превращает свет в другие формы энергии с такой эффективностью, как фотосинтезирующая система растений. Ученые уже давно работают над его искусственным аналогом. Первых успехов в этой области добилась немецко-швейцарская группа, создавшая систему из самоорганизующихся макромолекул и липидных мембран, способную запасать солнечную энергию путем разделения электрических зарядов. Увы, пока эту разработку нельзя использовать для перезарядки солнечных аккумуляторов: накопленную разность потенциалов можно использовать лишь однократно.
Станут ли лапы гекконов прообразом новых «липучек»?
Эти ящерицы могут ходить по совершенно гладким (для человека) стенам и даже по потолку благодаря крошечным волоскам на нижней поверхности своих пальцев. Ученые из США воспроизвели эту «липучесть» с помощью углеродных нанотрубочек. Экспериментально показано, что их адгезивные свойства лучше, чем у традиционных клеев, и по сцеплению с поверхностями они превосходят лапы гекконов. Несмотря на все свои достоинства, такие липучки не найдут практического применения, пока не будет решена проблема их отклеивания.
Чему акулы учат инженеров?
Эти рыбы быстро проплывают большие расстояния, тратя удивительно мало энергии. Одно из объяснений — особенности строения их кожи. Она не гладкая, а густо покрыта ребристыми чешуями с зубцами, помогающими акулам преодолевать водное сопротивление. Уже созданы костюмы для пловцов с аналогичной структурой поверхности и испытываются «акульи» покрытия для судовых корпусов, позволяющие сократить расход топлива.
