Из Википедии, свободной энциклопедии
  (Перенаправлено из Биомимикрии )
Перейти к навигации Перейти к поиску
липучка
Крошечные крючки на плодах череды (слева) вдохновили липучку (справа).

Biomimetics или биомимикрия является эмуляцией моделей, систем и элементов природы с целью решения сложных человеческих проблем. [1] Термины «биомиметика» и «биомимикрия» происходят от древнегреческого : βίος ( биос ), жизнь и μίμησις ( mīmēsis ), подражание, от μιμεῖσθαι ( mīmeisthai ), подражать, от μῖμος ( мимос ), актер. Тесно родственная область - бионика . [2]

Живые организмы развили хорошо адаптированные структуры и материалы за геологическое время посредством естественного отбора . Биомиметика породила новые технологии, вдохновленные биологическими решениями на макро- и наномасштабах. На протяжении всего своего существования люди смотрели на природу в поисках ответов на проблемы. Природа решила такие инженерные проблемы, как способность к самовосстановлению, устойчивость и устойчивость к воздействию окружающей среды, гидрофобность , самосборка и использование солнечной энергии.

История [ править ]

Одним из первых примеров биомимикрии было изучение птиц, позволяющих человеку летать . Леонардо да Винчи (1452–1519), которому так и не удалось создать «летательный аппарат», был пристальным наблюдателем анатомии и полета птиц и делал многочисленные заметки и зарисовки по своим наблюдениям, а также зарисовки «летающих машин». [3] Братья Райт , которым удалось запустить первый самолет тяжелее воздуха в 1903 году, якобы черпали вдохновение из наблюдений за летящими голубями. [4]

Леонардо да Винчи «s дизайн для летательного аппарата с крыльями на основе тесно на структуре крыльев летучей мыши.

В 1950-х годах американский биофизик и эрудит Отто Шмитт разработал концепцию «биомиметики». [5] Во время своих докторских исследований он разработал триггер Шмитта , изучая нервы кальмаров, пытаясь создать устройство, воспроизводящее биологическую систему распространения нервов . [6] Он продолжал сосредотачиваться на устройствах, имитирующих естественные системы, и к 1957 году он осознал, что противоположно стандартному взгляду на биофизику того времени, взгляд, который он стал называть биомиметикой. [5]

Биофизика - это не столько предмет, сколько точка зрения. Это подход к проблемам биологической науки с использованием теории и технологии физических наук. И наоборот, биофизика - это также подход биологов к проблемам физической науки и техники, хотя этот аспект в значительной степени игнорировался.

-  Отто Герберт Шмитт, Благодарю, Жизнь связей: Отто Герберт Шмитт, 1913 - 1998

В 1960 году Джек Э. Стил придумал похожий термин, бионика , на базе ВВС Райт-Паттерсон в Дейтоне, штат Огайо, где также работал Отто Шмитт. Стил определил бионику как «науку о системах, которые имеют некоторые функции, скопированные с природы, или которые представляют характеристики природных систем или их аналогов». [2] [7] Во время более поздней встречи в 1963 году Шмитт заявил:

Давайте рассмотрим, что бионика стала означать с практической точки зрения и что она или какое-то подобное слово (я предпочитаю биомиметика) должны означать, чтобы эффективно использовать технические навыки ученых, специализирующихся, или, скорее, я бы сказал, не специализирующихся в этой области. область исследования.

-  Отто Герберт Шмитт, Благодарю, Жизнь связей: Отто Герберт Шмитт, 1913 - 1998

В 1969 году Шмитт использовал термин «биомиметик» в названии одной из своих статей [8], и к 1974 году он нашел свое место в словаре Вебстера , бионика вошла в тот же словарь ранее в 1960 году как «наука, занимающаяся применением данные о функционировании биологических систем для решения инженерных задач ». Bionic приобрел иную коннотацию, когда Мартин Кейдин упомянул Джека Стила и его работу в романе « Киборг», который позже привел к телесериалу 1974 года « Человек за шесть миллионов долларов».и его побочные продукты. Термин бионический затем стал ассоциироваться с «использованием искусственных частей тела с электронным управлением» и «обладанием обычными человеческими способностями, усиленными или как будто с помощью таких устройств». [9] Так как термин бионический взял на проявления сверхъестественной силы, научное сообщество в английских говорящих стран в значительной степени отказались от нее. [10]

Термин « биомимикрия» появился еще в 1982 году. [11] Биомимикрия была популяризирована ученым и писателем Джанин Бенюс в ее книге 1997 года « Биомимикрия: инновации, вдохновленные природой» . Биомимикрия определяется в книге как «новая наука, которая изучает модели природы, а затем имитирует или черпает вдохновение из этих конструкций и процессов для решения человеческих проблем». Бенюс предлагает рассматривать природу как «модель, меру и наставника» и подчеркивает устойчивость как цель биомимикрии. [12]

Один из последних примеров биомимикрии был создан Йоханнесом-Полем Фладерером и Эрнстом Курцманном под описанием «managemANT». [13] Этот термин (сочетание слов «менеджмент» и «муравей») описывает использование поведенческих стратегий муравьев в экономических и управленческих стратегиях. [14]

Биологические технологии [ править ]

Биомиметика в принципе может применяться во многих областях. Из-за разнообразия и сложности биологических систем количество элементов, которые можно имитировать, велико. Биомиметические приложения находятся на разных стадиях разработки - от технологий, которые могут стать коммерчески доступными, до прототипов. [15] Закон Мюррея , который в традиционной форме определял оптимальный диаметр кровеносных сосудов, был переработан, чтобы предоставить простые уравнения для трубы или диаметра трубы, что дает минимальную массу инженерной системы. [16]

Передвижение [ править ]

Обтекаемый дизайн Shinkansen серии 500 (слева) имитирует клюв зимородка (справа) для улучшения аэродинамики.

Дизайн крыла самолета [17] и техника полета [18] вдохновлены птицами и летучими мышами. В аэродинамике обтекаемой конструкции улучшены японский скоростной поезд Синкансэн серии 500 были смоделированы после того, как клюв зимородка птицы. [19]

Биороботы, основанные на физиологии и методах передвижения животных, включают BionicKangaroo, который движется как кенгуру, экономя энергию от одного прыжка и передавая ее на следующий прыжок. [20] Камигами Роботы , детская игрушка, имитирует движения тараканов, чтобы быстро и эффективно бегать по внутренним и наружным поверхностям. [21]

Биомиметическая архитектура [ править ]

Живые существа адаптировались к постоянно меняющейся среде в процессе эволюции посредством мутации, рекомбинации и отбора. [22] Основная идея биомиметической философии заключается в том, что обитатели природы, включая животных, растения и микробы, имеют наибольший опыт в решении проблем и уже нашли наиболее подходящие способы выжить на планете Земля. [23] Точно так же биомиметическая архитектура ищет решения для обеспечения устойчивости в природе.

В 21 веке мы стали свидетелями повсеместных потерь энергии из-за неэффективных строительных конструкций, а также чрезмерного использования энергии на этапе эксплуатации их жизненного цикла. [24] Параллельно с этим, недавние достижения в технологиях изготовления, компьютерных изображений и инструментов моделирования открыли новые возможности для имитации природы в различных архитектурных масштабах. [22] В результате наблюдается быстрый рост инновационных подходов к проектированию и решений для решения энергетических проблем. Биомиметическая архитектура - один из таких междисциплинарных подходов к устойчивому дизайну. который следует набору принципов, а не стилистическим кодексам, выходит за рамки использования природы как вдохновения для эстетических компонентов построенной формы, но вместо этого стремится использовать природу для решения проблем функционирования здания и экономии энергии.

Характеристики [ править ]

Термин «биомиметическая архитектура» относится к изучению и применению принципов строительства, которые встречаются в естественной среде и биологических видах, и переводятся в дизайн устойчивых решений для архитектуры. [22] Биомиметическая архитектура использует природу в качестве модели, меры и наставника для предоставления архитектурных решений в разных масштабах, которые вдохновлены естественными организмами, которые решили аналогичные проблемы в природе. Использование природы в качестве меры относится к использованию экологического стандарта для измерения устойчивости и эффективности антропогенных инноваций, в то время как термин наставник относится к изучению естественных принципов и использованию биологии в качестве источника вдохновения. [12]

Биоморфная архитектура, также называемая биодекорированием, [22], с другой стороны, относится к использованию формальных и геометрических элементов, встречающихся в природе, в качестве источника вдохновения для эстетических свойств в спроектированной архитектуре, и необязательно -физические или экономические функции. Исторический пример биоморфной архитектуры восходит к египетской, греческой и римской культурам, когда в орнаменте структурных колонн использовались формы деревьев и растений. [25]

Процедуры [ править ]

В биомиметической архитектуре можно выделить две основные процедуры, а именно: восходящий подход (биология) и нисходящий (технологический) подход. [26] Граница между двумя подходами размыта с возможностью перехода между ними в зависимости от каждого отдельного случая. Биомиметическая архитектура обычно выполняется междисциплинарными группами, в которых биологи и другие естествоиспытатели работают в сотрудничестве с инженерами, материаловедами, архитекторами, дизайнерами, математиками и компьютерными специалистами.

При восходящем подходе отправной точкой является новый результат фундаментальных биологических исследований, перспективный для применения в биомиметике. Например, разработка системы биомиметических материалов после количественного анализа механических, физических и химических свойств биологической системы.

При нисходящем подходе поиск биомиметических инноваций осуществляется для уже существующих разработок, которые были успешно внедрены на рынок. Сотрудничество направлено на улучшение или дальнейшее развитие существующего продукта.

Примеры [ править ]

Исследователи изучали способность термитов поддерживать практически постоянную температуру и влажность в термитниках в Африке, несмотря на то, что температура окружающей среды колеблется от 1,5 ° C до 40 ° C (от 35 ° F до 104 ° F). Первоначально исследователи отсканировали термитник и создали трехмерные изображения его структуры, которые показали, что конструкция может повлиять на проектирование человеческого здания . Истгейт центр , офисный комплекс невысокое в Хараре , Зимбабве , [27] остается прохладным без кондиционирования воздуха и использует только 10% энергии обычного здания такого же размера.

Waagner-Биро фасад двойной кожи быть собраны на одном Angel Square , Манчестер . Видно, что коричневый внешний фасад соединяется с внутренним белым фасадом с помощью распорок. Эти стойки создают проход между обеими `` оболочками '' для вентиляции, защиты от солнца и обслуживания.

Исследователи из Римского университета Ла Сапиенца были вдохновлены естественной вентиляцией термитников и спроектировали двойной фасад, который значительно сокращает освещенные участки в здании. Ученые имитировали пористую природу стен насыпей, спроектировав фасад с двойными панелями, которые смогли уменьшить тепло, получаемое за счет излучения, и увеличить потери тепла за счет конвекции в полости между двумя панелями. Общая охлаждающая нагрузка на энергопотребление здания была снижена на 15%. [28]

Подобное вдохновение было почерпнуто из пористых стен термитников, чтобы спроектировать фасад с естественной вентиляцией и небольшим вентиляционным зазором. Такая конструкция фасада способна вызывать воздушный поток за счет эффекта Вентури и непрерывно циркулирует восходящий воздух в вентиляционной прорези. Наблюдалась значительная передача тепла между внешней поверхностью стены здания и проходящим над ней воздухом. [29] Дизайн сочетается с озеленением фасада. Зеленая стена способствует дополнительному естественному охлаждению растений за счет испарения, дыхания и транспирации. Влажный субстрат для растений дополнительно усиливает охлаждающий эффект. [30]

Сепиолит в твердом виде

Ученые из Шанхайского университета смогли воспроизвести сложную микроструктуру сети трубопроводов из глины в насыпи, чтобы имитировать превосходный контроль влажности в насыпях. Они предложили пористый материал для контроля влажности (HCM) с использованием сепиолита и хлорида кальция с содержанием адсорбции-десорбции водяного пара 550 граммов на квадратный метр. Хлорид кальция является осушителем и улучшает адсорбционно-десорбционные свойства водяного пара Bio-HCM. Предлагаемый био-HCM имеет режим межволоконных мезопор, который действует как мини-резервуар. Прочность на изгиб предложенного материала была оценена в 10,3 МПа с помощью компьютерного моделирования. [31] [32]

В области структурной инженерии Швейцарский федеральный технологический институт ( EPFL ) включил биомиметические характеристики в адаптивный развертываемый мост «тенсегрити». Мост может проводить самодиагностику и самостоятельный ремонт. [33] расположение листьев на растении было адаптировано для лучшего сбора солнечной энергии. [34]

Анализ упругой деформации, происходящей, когда опылитель приземляется на похожую на оболочку часть цветка Strelitzia reginae (известного как цветок райской птицы ), вдохновил архитекторов и ученых из Университета Фрайбурга и Университета Штутгарта на создание бесшарнирного затенения. системы, которые могут реагировать на окружающую среду. Эти био-продукты продаются под названием Flectofin. [35] [36]

Другие бесшарнирные системы с биовспиранием включают Flectofold. [37] Flectofold был вдохновлен системой отлова, разработанной хищным растением Aldrovanda vesiculosa .

Конструкционные материалы [ править ]

Существует большая потребность в новых конструкционных материалах, которые имеют легкий вес, но предлагают исключительное сочетание жесткости , прочности и вязкости .

Такие материалы необходимо будет производить в объемных материалах сложной формы в больших объемах и с низкими затратами, и они будут использоваться в различных областях, таких как строительство, транспортировка, хранение и преобразование энергии. [38] В классической задаче проектирования прочность и ударная вязкость с большей вероятностью будут взаимоисключающими, т. Е. Прочные материалы являются хрупкими, а прочные материалы - непрочными. Однако натуральные материалы со сложными и иерархическими градиентами материалов, которые простираются от нано- до макромасштабов бывают и сильными, и жесткими. Как правило, в большинстве натуральных материалов используются ограниченные химические компоненты, но сложная структура материалов обеспечивает исключительные механические свойства. Понимание разнообразных и многофункциональных биологических материалов и открытие подходов к воспроизведению таких структур приведет к созданию передовых и более эффективных технологий. Кость , перламутр (раковина морского морского ушка), зубы, дактильные булавы устьоногих креветок и бамбук - отличные примеры устойчивых к повреждениям материалов. [39] Исключительная устойчивость к разрушению.кости возникает из-за сложных механизмов деформации и упрочнения, которые действуют в различных масштабах - от наноразмерной структуры белковых молекул до макроскопических физиологических масштабов. [40]

Электронно-микроскопическое изображение изломанной поверхности перламутра

Перламутр демонстрирует аналогичные механические свойства, но имеет более простую структуру. Перламутр имеет структуру, похожую на кирпич и раствор, с толстым минеральным слоем (0,2 ~ 0,9 мкм) плотно упакованных структур арагонита и тонкой органической матрицей (~ 20 нм). [41] Хотя тонкие пленки и образцы микрометрового размера, которые имитируют эти структуры, уже производятся, успешное производство объемных биомиметических конструкционных материалов еще не реализовано. Однако для производства перламутровидных материалов были предложены многочисленные методы обработки. [39]

Биоморфная минерализация - это метод, позволяющий получать материалы с морфологией и структурой, напоминающими естественные живые организмы, с использованием биоструктур в качестве шаблонов для минерализации. По сравнению с другими методами материального производства биоморфная минерализация проста, экологически безопасна и экономична. [42]

Литье замораживанием (ледяной шаблон), недорогой метод имитации природных слоистых структур, был использован исследователями из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли для создания слоистых композитов из глинозема-Al-Si и IT-HAP-эпоксидной смолы, которые соответствуют механическим свойствам кости с эквивалентным минералом / органическое содержание. [43] В различных дальнейших исследованиях [44] [45] [46] [47] также использовались аналогичные методы для производства высокопрочных и высокопрочных композитов, включающих различные составляющие фазы.

Недавние исследования продемонстрировали создание когезионных и самоподдерживающихся макроскопических тканевых конструкций, имитирующих живые ткани, путем печати десятков тысяч гетерологичных пиколитровых капель в программно определяемых трехмерных миллиметровых геометрических формах. [48] Усилие также принимается до имитируют дизайн перламутра в искусственных композиционных материалах с использованием моделирования метода наплавления [49] и геликоидальная структуру stomatopod клубов в изготовлении высококачественных углеродных волокон -эпокси композитов. [50]

Различные устоявшиеся и новые технологии аддитивного производства, такие как печать PolyJet, прямое письмо чернилами, 3D-магнитная печать, 3D-печать с использованием магнитного поля из нескольких материалов и литье шликера с помощью магнита , также использовались для имитации сложной микромасштабной архитектуры природных материалов и обеспечения огромных размеров. возможности для будущих исследований. [51]

Паутинный шелк прочнее, чем кевлар, используемый в пуленепробиваемых жилетах . [52] Инженеры в принципе могли бы использовать такой материал, если бы его можно было модернизировать, чтобы он имел достаточно долгий срок службы, для парашютных строп, тросов подвесного моста, искусственных связок для медицины и других целей. [12] Самозатачивающиеся зубы многих животных были скопированы для создания лучших режущих инструментов. [53]

Также была реализована новая керамика с гигантским электретным гистерезисом. [54]

Материалы для самовосстановления [ править ]

Как правило, в биологических системах самовосстановление происходит посредством химических сигналов, высвобождаемых в месте перелома, которые инициируют системный ответ, который транспортирует репаративные агенты к месту перелома, тем самым способствуя автономному заживлению. [55] Чтобы продемонстрировать использование микрососудистых сетей для автономного исцеления, исследователи разработали архитектуру микрососудистого покрытия и субстрата, имитирующую человеческую кожу. [56] Были разработаны самовосстанавливающиеся структурные цветные гидрогели, которые поддерживают стабильность структуры обратного опала и получаемые в результате структурные цвета. [57]Самовосстанавливающаяся мембрана, вдохновленная быстрыми процессами самоуплотнения на заводах, была разработана для надувных легких конструкций, таких как резиновые лодки или конструкции Tensairity. Исследователи нанесли тонкое покрытие из мягкой ячеистой полиуретановой пены на внутреннюю часть тканевой подложки, которая закрывает трещину, если мембрана прокалывается шипом. [58] Самовосстанавливающиеся материалы , полимеры и композиционные материалы, способные заделывать трещины, были произведены на основе биологических материалов. [59]

Свойства самовосстановления также могут быть достигнуты путем разрыва и преобразования водородных связей при циклическом воздействии на материал. [60]

Поверхности [ править ]

Поверхности , воссоздающие свойства кожи акулы , предназначены для более эффективного передвижения в воде. Были предприняты усилия для производства ткани, имитирующей кожу акулы. [16] [61]

Биомиметики поверхностного натяжения исследуются для таких технологий, как гидрофобные или гидрофильные покрытия и микроактюаторы. [62] [63] [64] [65] [66]

Адгезия [ править ]

Мокрая адгезия [ править ]

Некоторые земноводные, такие как древесные и ручьиные лягушки и древесные саламандры , могут прикрепляться и перемещаться по влажной или даже затопленной среде, не падая. У таких организмов подушечки пальцев ног постоянно смачиваются слизью, выделяемой железами, открывающимися в каналы между эпидермальными клетками. Они прикрепляются к сопрягающимся поверхностям за счет мокрой адгезии и способны лазить по мокрым камням, даже когда по поверхности течет вода. [67] Протекторы шин также были вдохновлены подушечками пальцев древесных лягушек . [68]

Морские мидии могут легко и эффективно прилипать к поверхности под водой в суровых условиях океана. Мидии используют прочные волокна для прикрепления к скалам в приливных зонах пляжей, охваченных волнами, и не позволяют им уносить их сильными морскими течениями. Белки лапок мидий прикрепляют волокна к камням, лодкам и практически к любой поверхности в природе, включая других мидий. Эти белки содержат смесь аминокислотных остатков, специально адаптированную для адгезионных целей. Исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре заимствовали и упростили химический состав, который использует ножка мидии для решения этой инженерной проблемы мокрой адгезии для создания сополиамфолитов [69].и однокомпонентные адгезивные системы [70] с потенциалом использования в протоколах нанопроизводства . Другое исследование предложило клей из мидий .

Сухая адгезия [ править ]

Подушечки для прикрепления ног нескольких животных, в том числе многих насекомых (например, жуков и мух ), пауков и ящериц (например, гекконов ), способны прикрепляться к различным поверхностям и используются для передвижения, даже по вертикальным стенам или потолкам. Системы прикрепления у этих организмов имеют сходные структуры на конечных элементах контакта, известных как щетинки . Такие биологические примеры послужили источником вдохновения для создания альпинистских роботов [71], ботинок и ленты. [72] Синтетические щетинки также были разработаны для производства сухих клеев.

Оптика [ править ]

Дополнительная информация: Структурная окраска , Узоры в природе и Фотоника, вдохновленная биологией.

Биомиметические материалы привлекают все большее внимание в области оптики и фотоники . До сих пор мало что известно о биоинспирированных или биомиметических продуктах, связанных с фотонными свойствами растений или животных. Однако понимание того, как природа создала такие оптические материалы из биологических ресурсов, заслуживает внимания и может привести к будущим коммерческим продуктам.

Макроскопическое изображение пленки суспензии нанокристаллов целлюлозы, отлитой на чашке Петри (диаметр: 3,5 см).

Вдохновение от фруктов и растений [ править ]

Например, хиральная самосборка целлюлозы, вдохновленная ягодами Polliadensata , была использована для создания оптически активных пленок. [73] [74] Такие пленки изготавливаются из целлюлозы, которая является биоразлагаемым и биоразлагаемым ресурсом, получаемым из дерева или хлопка. Структурные цвета потенциально могут быть вечными и иметь более яркий цвет, чем цвета, полученные в результате химического поглощения света. Polliadensata - не единственный плод со структурно окрашенной кожицей; радужность также присутствует в ягодах других видов, таких как Margaritaria nobilis . [75] Эти плоды переливаютсяцвета в сине-зеленой области видимого спектра, что придает фруктам сильный металлический и блестящий внешний вид. [76] Структурная окраска обусловлена ​​организацией цепочек целлюлозы в эпикарпе плода , части кожуры плода. [76] Каждая клетка эпикарпа состоит из многослойной оболочки, которая ведет себя как брэгговский отражатель . Однако свет, который отражается от кожуры этих фруктов, не поляризован, в отличие от света, возникающего от искусственных копий, полученных в результате самосборки нанокристаллов целлюлозы в геликоиды, которые отражают только свет с левой круговой поляризацией . [77]

Плоды Elaeocarpus angustifolius также показывают структурную окраску, которая возникает из-за наличия специализированных клеток, называемых иридосомами, которые имеют слоистую структуру. [76] Подобные иридосомы также были обнаружены в плодах Delarbrea michieana . [76]

У растений многослойные структуры могут быть обнаружены либо на поверхности листьев (поверх эпидермиса), как у Selaginella willdenowii [76], либо внутри специализированных внутриклеточных органелл , так называемых иридопластов, которые расположены внутри клетки верхнего эпидермиса. [76] Например, растения тропического леса Begonia pavonina имеют иридопласты, расположенные внутри клеток эпидермиса. [76]

Структурные цвета также были обнаружены у некоторых водорослей, таких как красная водоросль Chondrus crispus (ирландский мох). [78]

Вдохновение от животных [ править ]

Яркий синий цвет бабочки Морфо из-за структурной окраски был воспроизведен с помощью множества технологий.

Структурная окраска дает цвета радуги мыльных пузырей , крыльев бабочек и многих чешуек жуков. [79] [80] фазовое разделение было использовано для изготовления ультра- белого рассеяния мембраны из полиметилметакрилата , имитируя жук Cyphochilus . [81] Светодиодные фонари могут быть сконструированы так, чтобы имитировать узоры чешуек на брюшках светлячков , повышая их эффективность. [82]

Крылья бабочки Морфо окрашены в яркий синий цвет, который не меняется в зависимости от угла. [83] Этот эффект можно воспроизвести с помощью различных технологий. [84] Lotus Cars утверждает, что разработала краску, имитирующуюструктурный синий цвет бабочки Морфо . [85] В 2007 годе Qualcomm коммерциализировала интерферометрическую модулятор технологию «Mirasol», используя Morpho -как оптических помех. [86] В 2010 году Донна портниха Sgro сделал платье из Тейджин Файберс ' Morphotex, неокрашенная ткань, сотканная из структурно окрашенных волокон, имитирующих микроструктуру чешуек крыльев бабочки Морфо . [87] [88] [89] [90] [91]

В покрытии субволновой структуры Canon Inc. используются клиновидные структуры размером с длину волны видимого света. Клиновидные структуры вызывают непрерывно изменяющийся показатель преломления при прохождении света через покрытие, что значительно снижает блики линз . Это имитирует структуру глаза мотылька. [92] [93] Известные личности, такие как братья Райт и Леонардо да Винчи, пытались воспроизвести полет, наблюдаемый у птиц. [94] Стремясь снизить уровень авиационного шума, исследователи обратили внимание на передний край совиных перьев, которые имеют множество маленьких плавников или рахисов, приспособленных для рассеивания аэродинамического давления и обеспечения почти бесшумного полета птицы. [95]

Сельскохозяйственные системы [ править ]

Целостный запланированный выпас с использованием ограждений и / или пастухов направлен на восстановление пастбищ путем тщательного планирования перемещений больших стад домашнего скота, имитирующих огромные стада, встречающиеся в природе. Естественная система, имитируемая и используемая в качестве шаблона, - это выпас животных, сконцентрированный на стайных хищниках, которые должны двигаться дальше после еды, вытаптывания и навоза и возвращаться только после того, как полностью восстановятся. Разработанный Алланом Сэвори , [96] который, в свою очередь, был вдохновлен работами Андре Вуазена , этот метод выпаса имеет огромный потенциал в создании почвы, [97] увеличивая биоразнообразие, [98]обращение вспять опустынивания [99] и смягчение последствий глобального потепления, [100] [101] аналогично тому, что происходило в течение последних 40 миллионов лет, когда расширение травяных экосистем привело к образованию глубоких пастбищных почв , секвестрации углерода и охлаждению планеты. [102]

Пермакультура - это набор принципов проектирования, в основе которых лежит системное мышление в целом, моделирование или прямое использование закономерностей и устойчивых характеристик, наблюдаемых в природных экосистемах. Он использует эти принципы во все большем числе областей, включая регенеративное сельское хозяйство, восстановление лесов, сообщества, а также организационное проектирование и развитие.

Другое использование [ править ]

Некоторые системы кондиционирования воздуха используют биомимикрию в своих вентиляторах для увеличения потока воздуха при одновременном снижении энергопотребления. [103] [104]

Такие технологи, как Джас Джол , предположили, что функциональность вакуольных ячеек может быть использована для разработки легко адаптируемых систем безопасности. [105] «Функциональность вакуоли, биологической структуры, которая защищает и способствует росту, подчеркивает ценность адаптируемости как руководящего принципа безопасности». Функции и значение вакуолей по своей природе фрактальны, органелла не имеет основной формы и размера; его структура меняется в зависимости от требований клетки. Вакуоли не только изолируют угрозы, содержат все необходимое, экспортируют отходы, поддерживают давление - они также помогают клеткам увеличиваться в размерах и увеличиваться. Джол утверждает, что эти функции необходимы для любой системы безопасности. [105] серии Синкансэн 500использовали биомимикрию для снижения энергопотребления и уровня шума при одновременном повышении комфорта пассажиров. [106] Что касается космических путешествий, то НАСА и другие фирмы стремились разработать космические дроны роя, вдохновленные поведенческими паттернами пчел, и наземных беспилотных летучих мышей, спроектированных со ссылкой на пустынных пауков. [107]

Другие технологии [ править ]

Сворачивание белка было использовано для контроля образования материала для самособирающихся функциональных наноструктур . [108] Мех белого медведя послужил источником вдохновения для создания коллекционеров тепла и одежды. [109] Светоотражающие свойства глаза бабочки были изучены для уменьшения отражательной способности солнечных панелей. [110]

Сканирующая электронная микрофотография палочковидных частиц вируса табачной мозаики .

В жуке - бомбардира мощного репеллент спрей «сек вдохновил шведскую компанию по разработке„микро тумана“спрейте технологии, которая , как утверждается, имеет низкое влияние углерода ( по сравнению с аэрозольными распылителями). Жук смешивает химические вещества и выпускает свои брызги через управляемую насадку на конце живота, жаля и сбивая жертву с толку. [111]

Большинство вирусов имеют внешнюю капсулу диаметром от 20 до 300 нм. Капсулы вируса необычайно прочные и способны выдерживать температуры до 60 ° C; они стабильны в диапазоне pH 2-10. [42] Вирусные капсулы могут использоваться для создания компонентов наноустройств, таких как нанопроволоки, нанотрубки и квантовые точки. Трубчатые вирусные частицы, такие как вирус табачной мозаики (TMV), можно использовать в качестве матрицы для создания нановолокон и нанотрубок, поскольку как внутренний, так и внешний слои вируса являются заряженными поверхностями, которые могут вызывать зарождение кристаллов. Это было продемонстрировано путем производства платиновых и золотых нанотрубок с использованием TMV в качестве шаблона. [112]Было показано, что минерализованные вирусные частицы выдерживают различные значения pH за счет минерализации вирусов с помощью различных материалов, таких как кремний, PbS и CdS, и поэтому могут служить полезными носителями материала. [113] Сферический вирус растений, называемый вирусом хлоротической крапчатости вигны (CCMV), обладает интересными способностями к расширению при воздействии сред с pH выше 6,5. Выше этого значения pH 60 независимых пор диаметром около 2 нм начинают обмениваться веществом с окружающей средой. Структурный переход вирусного капсида может быть использован в биоморфной минерализации.для избирательного поглощения и отложения минералов путем регулирования pH раствора. Возможные применения включают использование вирусной клетки для получения полупроводниковых наночастиц с квантовыми точками одинаковой формы и размера посредством серии промывок pH. Это альтернатива методике апоферритиновой клетки, которая в настоящее время используется для синтеза однородных наночастиц CdSe. [114] Такие материалы также могут быть использованы для адресной доставки лекарств, поскольку частицы высвобождают содержимое при воздействии определенных уровней pH.

См. Также [ править ]

  • Искусственный фотосинтез
  • Искусственный фермент
  • Искусственный фермент § Нанозимы
  • Биоинспирация и биомиметика
  • Биологические вычисления
  • Биомиметический синтез
  • Связывание углерода
  • Обратный инжиниринг
  • Синтетическая биология

Ссылки [ править ]

  1. ^ Винсент, Джулиан FV; и другие. (22 августа 2006 г.). «Биомиметика: практика и теория» . Журнал Интерфейса Королевского общества . 3 (9): 471–482. DOI : 10,1098 / rsif.2006.0127 . PMC  1664643 . PMID  16849244 .
  2. ^ а б Мэри Маккарти. «Жизнь основателя бионики - прекрасное приключение» . Dayton Daily News , 29 января 2009 г.
  3. ^ Romei, Франческа (2008). Леонардо да Винчи . Оливер Пресс. п. 56. ISBN 978-1-934545-00-3.
  4. ↑ Сравните: Ховард, Фред (1998). Уилбур и Орвилл: биография братьев Райт . Dober Publications. п. 33. ISBN 978-0-486-40297-0. По словам Уилбура, он и его брат однажды обнаружили способ бокового контроля птиц, наблюдая за полетом голубей. [...] «Хотя мы пристально наблюдали за полетами птиц в надежде чему-то у них научиться, - писал [Орвилл] в 1941 году, - я не могу вспомнить ничего, что было впервые изучено таким образом».
  5. ^ а б Винсент, Джулиан Ф.В. Богатырева Ольга А .; Богатырев Николай Р .; Бойер, Адриан; Пал, Аня-Карина (21 августа 2006 г.). «Биомиметика: практика и теория» . Журнал Интерфейса Королевского общества . 3 (9): 471–482. DOI : 10,1098 / rsif.2006.0127 . PMC 1664643 . PMID 16849244 .  
  6. ^ "Отто Х. Шмитт, Люди прошлого Комо" . Конни Салливан, статья по истории Комо. Он разработал триггер, изучая нервы кальмаров и пытаясь создать устройство, которое имитировало бы естественную систему распространения нервов кальмаров.
  7. ^ Винсент, Джулиан FV (ноябрь 2009 г.). «Биомиметика - обзор». Труды Института инженеров-механиков, Часть H: Инженерный журнал в медицине . 223 (8): 919–939. DOI : 10.1243 / 09544119JEIM561 . PMID 20092091 . S2CID 21895651 .  
  8. ^ Шмитт О. Третий Int. Биофизический конгресс. 1969. Некоторые интересные и полезные биомиметические преобразования. п. 297.
  9. ^ Соунс, Кэтрин; Хоукер, Сара (2008). Компактный оксфордский словарь английского языка . ISBN 978-0-19-953296-4.
  10. ^ Винсент, JFV (2009). «Биомиметика - обзор». Труды Института инженеров-механиков, Часть H: Инженерный журнал в медицине . 223 (8): 919–939. DOI : 10.1243 / 09544119JEIM561 . PMID 20092091 . S2CID 21895651 .  
  11. Перейти ↑ Merrill, Connie Lange (1982). «Биомимикрия активного центра кислорода в медных белках гемоцианине и цитохромоксидазе». Университет Райса. Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  12. ^ a b c Бенюс, Джанин (1997). Биомимикрия: инновации, вдохновленные природой . Нью-Йорк, США: Уильям Морроу и компания . ISBN 978-0-688-16099-9.
  13. ^ Курцманн, Эрнст; Фладерер, Иоганнес-Поль (2017). Управляющим был Fach- und Führungskräfte von Ameisen lernen können (1. Auflage ed.). Frankfurter Allgemeine Buch. ISBN 9783956012082.
  14. ^ Фладерер, Иоганнес-Поль; Курцманн, Эрнст (ноябрь 2019 г.). МУДРОСТЬ МНОГИХ: как создать самоорганизацию и как использовать коллективный ... интеллект в компаниях и в обществе из маны . КНИГИ ПО ЗАПРОСУ. ISBN 9783750422421.
  15. ↑ Bhushan, Bharat (15 марта 2009 г.). «Биомиметика: уроки природы - обзор» . Философские труды Королевского общества A: математические, физические и инженерные науки . 367 (1893): 1445–1486. Bibcode : 2009RSPTA.367.1445B . DOI : 10,1098 / rsta.2009.0011 . PMID 19324719 . 
  16. ^ a b Уильямс, Хьюго Р .; Траск, Ричард С .; Уивер, Пол М .; Бонд, Ян П. (2008). «Сосудистые сети минимальной массы в многофункциональных материалах» . Журнал Интерфейса Королевского общества . 5 (18): 55–65. DOI : 10,1098 / rsif.2007.1022 . PMC 2605499 . PMID 17426011 .  
  17. ↑ Инженер (31 марта 2017 г.). «Эволюция крыла самолета» . Проверено 10 декабря 2018 .
  18. ^ «Дрон на ногах может сидеть, смотреть и ходить, как птица» . Tech . Новый ученый. 27 января 2014 . Проверено 17 июля 2014 года .
  19. ^ "Как зимородок помог изменить скоростной поезд Японии" . BBC . 26 марта 2019 . Проверено 20 июня 2020 .
  20. ↑ Акерман, Эван (2 апреля 2014 г.). " Новейший робот Festo - прыгающий бионический кенгуру " . Spectrum.ieee.org . IEEE Spectrum . Дата обращения 17 апреля 2014 .
  21. ^ «Основные моменты робототехники: робототехника, вдохновленная тараканами Камигами» . CRA . 2016-07-18 . Проверено 16 мая 2017 .
  22. ^ a b c d Биомиметические исследования для архитектуры и строительства: биологический дизайн и интегративные структуры . Книпперс, Ян, Никель, Клаус Г., Спек, Томас. Чам: Спрингер. 2016. ISBN. 978-3-319-46374-2. OCLC  967523159 .CS1 maint: others (link)
  23. ^ Коллинз, Джордж Р. (1963). «Антонио Гауди: структура и форма» . Perspecta . 8 : 63–90. DOI : 10.2307 / 1566905 . ISSN 0079-0958 . JSTOR 1566905 .  
  24. ^ Radwan, Gehan.AN; Усама, Ноуран (2016). "Биомимикрия, подход к энергоэффективному дизайну обшивки здания" . Науки об окружающей среде . 34 : 178–189. DOI : 10.1016 / j.proenv.2016.04.017 .
  25. ^ Азиз, Мохеб Сабри; Эль-Шериф, Амр Ю. (март 2016 г.). «Биомимикрия как подход к био-вдохновленной структуре с помощью вычислений» . Александрийский инженерный журнал . 55 (1): 707–714. DOI : 10.1016 / j.aej.2015.10.015 .
  26. ^ Спек, Томас; Спек, Ольга (2019), Вегнер, Ларс Х .; Lüttge, Ulrich (ред.), "Появление в системах Биомиметических Материалов" , Возникновение и модульность в области наук о жизни , Cham: Springer International Publishing, стр 97-115,. Дои : 10.1007 / 978-3-030-06128-9_5 , ISBN 978-3-030-06127-2, дата обращения 23.11.2020
  27. ^ «Институт биомимикрии - Примеры вдохновленного природой устойчивого дизайна» . Институт биомимикрии .
  28. ↑ Эль Ахмар, Сальма и Фиораванти, Антонио. (2015). Биомиметико-вычислительный дизайн двойных фасадов в жарком климате: пористый складчатый фасад для офисных зданий.
  29. ^ Паар, Майкл Иоганн; Петучниг, Александр (8 июля 2017 г.). «Биомиметический, естественный вентилируемый фасад - концептуальное исследование» . Журнал проектирования и проектирования фасадов . 4 (3–4): 131–142. DOI : 10.3233 / FDE-171645 .
  30. ^ Вонг, Ньюк Хиен; Кван Тан, Алекс Йонг; Чен, Ю; Секар, Каннаги; Тан, Пуай Йок; Чан, Дерек; Чанг, Келли; Вонг, Нгиан Чунг (март 2010 г.). «Тепловая оценка систем вертикального озеленения стен зданий». Строительство и окружающая среда . 45 (3): 663–672. DOI : 10.1016 / j.buildenv.2009.08.005 .
  31. ^ Лю, Сяопэн; Чен, Чжан; Ян, Гуан; Гао, Яньфэн (2 апреля 2019 г.). «Биоинспирированный иерархический пористый материал, похожий на муравьиное гнездо, с использованием CaCl 2 в качестве добавки для интеллектуального контроля влажности в помещении» . Промышленные и инженерные химические исследования . 58 (17): 7139–7145. DOI : 10.1021 / acs.iecr.8b06092 .
  32. ^ Лан, Хаорань; Цзин, Чжэньцзы; Ли, Цзянь; Мяо, Цзяцзюнь; Чен, Юцянь (октябрь 2017 г.). «Влияние размеров пор материалов на саморегулирующиеся характеристики влажности». Материалы Письма . 204 : 23–26. DOI : 10.1016 / j.matlet.2017.05.095 .
  33. ^ Коркмаз, Синан; Бел Хадж Али, Низар; Смит, Ян ФК (июнь 2011 г.). «Определение стратегии контроля устойчивости активной структуры тенсегрити к повреждениям». Инженерные сооружения . 33 (6): 1930–1939. CiteSeerX 10.1.1.370.6243 . DOI : 10.1016 / j.engstruct.2011.02.031 . 
  34. ^ «Секрет последовательности Фибоначчи в деревьях» . Очерки-победители 2011 года . Американский музей естественной истории . 1 мая 2014 . Проверено 17 июля 2014 года .
  35. ^ Lienhard, J; Schleicher, S; Поппинга, S; Массельтер, Т; Милвич, М; Спек, Т; Книпперс, Дж (2011-11-29). «Flectofin: бесшарнирный распашный механизм, вдохновленный природой». Биоинспирация и биомиметика . 6 (4): 045001. Bibcode : 2011BiBi .... 6d5001L . DOI : 10.1088 / 1748-3182 / 6/4/045001 . ISSN 1748-3182 . PMID 22126741 .  
  36. ^ Jürgen Bertling (2012-05-15), Flectofin , извлекаться 2019-06-27
  37. ^ Кёрнер, А; Родился, L; Мадер, А; Sachse, R; Saffarian, S; Вестермайер, А.С.; Поппинга, S; Бишофф, М; Грессер, GT (12 декабря 2017 г.). «Flectofold - биомиметическое устройство для затенения сложных фасадов произвольной формы» . Умные материалы и конструкции . 27 (1): 017001. DOI : 10,1088 / 1361-665x / aa9c2f . ISSN 0964-1726 . 
  38. ^ Биосинтетические гибридные материалы и бионаночастицы, редакторы: Александр Бокер, Патрик ван Рейн, Королевское химическое общество, Кембридж, 2016 г., https://pubs.rsc.org/en/content/ebook/978-1-78262-210- 9
  39. ^ a b Wegst, Ulrike GK; Бай, Хао; Саиз, Эдуардо; Томсиа, Антони П .; Ричи, Роберт О. (2014-10-26). «Биовоздушные конструкционные материалы». Материалы природы . 14 (1): 23–36. DOI : 10.1038 / nmat4089 . ISSN 1476-1122 . PMID 25344782 .  
  40. ^ Launey, Maximilien E .; Buehler, Markus J .; Ричи, Роберт О. (июнь 2010 г.). «О механистических источниках прочности кости». Ежегодный обзор исследований материалов . 40 (1): 25–53. Bibcode : 2010AnRMS..40 ... 25L . CiteSeerX 10.1.1.208.4831 . DOI : 10,1146 / annurev-matsci-070909-104427 . ISSN 1531-7331 .  
  41. ^ Ван, Рижи; Гупта, Химадри С. (04.08.2011). «Механизмы деформации и разрушения кости и перламутра». Ежегодный обзор исследований материалов . 41 (1): 41–73. Bibcode : 2011AnRMS..41 ... 41W . DOI : 10,1146 / annurev-matsci-062910-095806 . ISSN 1531-7331 . 
  42. ^ а б Тун-Сян, Сук-Квун, Ди Чжан. «Биоморфная минерализация: от биологии к материалам». Государственная ключевая лаборатория металлических матричных композитов. Шанхай: Шанхайский университет Цзяотун, nd 545-1000.
  43. ^ Девиль, Сильвен; Саиз, Эдуардо; Nalla, Ravi K .; Томсиа, Антони П. (27 января 2006 г.). «Замораживание как путь к созданию сложных композитов». Наука . 311 (5760): 515–518. arXiv : 1710.04167 . Bibcode : 2006Sci ... 311..515D . DOI : 10.1126 / science.1120937 . ISSN 0036-8075 . PMID 16439659 . S2CID 46118585 .   
  44. ^ Munch, E .; Launey, ME; Alsem, DH; Saiz, E .; Томсия, AP; Ричи, RO (2008-12-05). «Прочные, био-гибридные материалы» . Наука . 322 (5907): 1516–1520. Bibcode : 2008Sci ... 322.1516M . DOI : 10.1126 / science.1164865 . ISSN 0036-8075 . PMID 19056979 . S2CID 17009263 .   
  45. ^ Лю, Цян; Е, Фэн; Гао, Е; Лю, Шичао; Ян, Хайся; Чжоу, Чжицян (февраль 2014 г.). «Изготовление нового сплошного композита SiC / 2024Al с пластинчатой ​​микроструктурой и высокими механическими свойствами». Журнал сплавов и соединений . 585 : 146–153. DOI : 10.1016 / j.jallcom.2013.09.140 . ISSN 0925-8388 . 
  46. ↑ Рой, Сиддхартха; Бутц, Бенджамин; Ваннер, Александр (апрель 2010 г.). «Развитие повреждений и анизотропия на уровне домена в композитах металл / керамика, демонстрирующих пластинчатую микроструктуру». Acta Materialia . 58 (7): 2300–2312. Bibcode : 2010AcMat..58.2300R . DOI : 10.1016 / j.actamat.2009.12.015 . ISSN 1359-6454 . 
  47. ^ Бувиль, Флориан; Мэр, Эрик; Мейл, Сильвен; Ван де Мортель, Бертран; Стивенсон, Адам Дж .; Девиль, Сильвен (23 марта 2014 г.). «Прочная, жесткая и жесткая биокерамика из хрупких компонентов». Материалы природы . 13 (5): 508–514. arXiv : 1506.08979 . Bibcode : 2014NatMa..13..508B . DOI : 10.1038 / nmat3915 . ISSN 1476-1122 . PMID 24658117 . S2CID 205409702 .   
  48. ^ Вильяр, Габриэль; Грэм, Александр Д .; Бейли, Хэган (2013-04-05). «Тканеподобный печатный материал» . Наука . 340 (6128): 48–52. Bibcode : 2013Sci ... 340 ... 48V . DOI : 10.1126 / science.1229495 . ISSN 0036-8075 . PMC 3750497 . PMID 23559243 .   
  49. ^ Espinosa, Horacio D .; Juster, Allison L .; Latourte, Felix J .; Loh, Owen Y .; Грегуар, Дэвид; Заваттьери, Пабло Д. (01.02.2011). «Происхождение упрочнения на уровне таблеток в раковинах морских ушек и переход к синтетическим композитным материалам» . Nature Communications . 2 (1): 173. Bibcode : 2011NatCo ... 2E.173E . DOI : 10.1038 / ncomms1172 . ISSN 2041-1723 . PMID 21285951 .  
  50. ^ Grunenfelder, LK; Suksangpanya, N .; Salinas, C .; Milliron, G .; Yaraghi, N .; Herrera, S .; Evans-Lutterodt, K .; Nutt, SR; Zavattieri, P .; Кисаилус, Д. (01.09.2014). «Биовдохновленные ударопрочные композиты». Acta Biomaterialia . 10 (9): 3997–4008. DOI : 10.1016 / j.actbio.2014.03.022 . ISSN 1742-7061 . PMID 24681369 .  
  51. ^ Studart, Андре Р. (2016). «Аддитивное производство биологических материалов». Обзоры химического общества . 45 (2): 359–376. DOI : 10.1039 / c5cs00836k . ISSN 0306-0012 . PMID 26750617 . S2CID 3218518 .   
  52. ^ Гу, Юньцин; Ю, Линчжи; Моу, Цзиган; У, Дэнхао; Чжоу, Пэйцзянь; Сюй, Маосэн (24.08.2020). «Механические свойства и анализ применения бионического материала паучий шелк» . Е-полимеры . 20 (1): 443–457. DOI : 10.1515 / epoly-2020-0049 . ISSN 2197-4586 . S2CID 221372172 .  
  53. ^ Киллиан, Кристофер Э. (2010). «Самозаточка зуба морского ежа». Современные функциональные материалы . 21 (4): 682–690. DOI : 10.1002 / adfm.201001546 .
  54. ^ Yao, Y .; Wang, Q .; Wang, H .; Чжан, Б .; Zhao, C .; Wang, Z .; Xu, Z .; Wu, Y .; Huang, W .; Qian, P.-Y .; Чжан, XX (2013). «Био-собранные нанокомпозиты в раковинах демонстрируют гигантский электретный гистерезис». Adv. Матер . 25 (5): 711–718. DOI : 10.1002 / adma.201202079 . PMID 23090938 . 
  55. ^ Янгблад, Джеффри П .; Соттос, Нэнси Р. (август 2008 г.). «Биоинспирированные материалы для самоочищения и самовосстановления» . Бюллетень МИССИС . 33 (8): 732–741. DOI : 10.1557 / mrs2008.158 . ISSN 1938-1425 . 
  56. ^ Тухи, Кэтлин С .; Соттос, Нэнси Р.; Льюис, Дженнифер А .; Мур, Джеффри С .; Уайт, Скотт Р. (10.06.2007). «Самовосстанавливающиеся материалы с микрососудистыми сетями». Материалы природы . 6 (8): 581–585. DOI : 10.1038 / nmat1934 . ISSN 1476-1122 . PMID 17558429 .  
  57. ^ Фу, Фанфан; Чен, Чжуоюэ; Чжао, Цзэ; Ван, Хуань; Шан, Луоран; Гу, Чжунцзе; Чжао, Юаньцзинь (06.06.2017). «Био-вдохновленный самовосстанавливающийся структурный цветной гидрогель» . Труды Национальной академии наук . 114 (23): 5900–5905. Bibcode : 2017PNAS..114.5900F . DOI : 10.1073 / pnas.1703616114 . ISSN 0027-8424 . PMC 5468601 . PMID 28533368 .   
  58. ^ Рэмпф, Маркус; Спек, Ольга; Спек, Томас; Лучсингер, Рольф Х. (сентябрь 2011 г.). «Самовосстанавливающиеся мембраны для надувных конструкций, основанные на быстром процессе герметизации ран вьющихся растений». Журнал бионической инженерии . 8 (3): 242–250. DOI : 10.1016 / s1672-6529 (11) 60028-0 . ISSN 1672-6529 . S2CID 137853348 .  
  59. ^ Юань, YC; Инь, Т .; Ронг, штат Массачусетс; Чжан, MQ (2008). «Самовосстановление в полимерах и полимерных композитах. Концепции, реализация и перспективы: обзор» . Экспресс-полимерные письма . 2 (4): 238–250. DOI : 10.3144 / expresspolymlett.2008.29 .
  60. ^ Каммингс, Шон С .; Додо, Обед Дж .; Халл, Александр С .; Чжан, Боруй; Myers, Camryn P .; Спаркс, Джессика Л .; Конколевич, Доминик (13.03.2020). «Количество или качество: всегда ли самовосстанавливающиеся полимеры и эластомеры жестче с большим количеством водородных связей?» . Прикладные полимерные материалы ACS . 2 (3): 1108–1113. DOI : 10,1021 / acsapm.9b01095 .
  61. ^ «Вдохновленный природой» . Sharklet Technologies Inc. 2010 . Проверено 6 июня 2014 .
  62. ↑ Юань, Чжицин (15 ноября 2013 г.). «Новое изготовление супергидрофобной поверхности с очень похожей иерархической структурой листа лотоса на медном листе». Прикладная наука о поверхности . 285 : 205–210. Bibcode : 2013ApSS..285..205Y . DOI : 10.1016 / j.apsusc.2013.08.037 .
  63. ^ Ха, Dongeun (25 июня 2010). «Восстановление функций легких на уровне органа на чипе». Наука . 328 (5986): 1662–1668. Bibcode : 2010Sci ... 328.1662H . DOI : 10.1126 / science.1188302 . PMID 20576885 . S2CID 11011310 .  
  64. ^ Mayser, Matthias (12 июня 2014). «Слои воздуха в воде под плавающим папоротником Salvinia подвержены колебаниям давления» . Интегративная и сравнительная биология . 54 (6): 1001–1007. DOI : 10.1093 / ICB / icu072 . PMID 24925548 . 
  65. ↑ Борно, Руба (21 сентября 2006 г.). «Активация транспирации: разработка, изготовление и характеристика биомиметических микроактюаторов, приводимых в действие поверхностным натяжением воды» (PDF) . Журнал микромеханики и микротехники . 16 (11): 2375–2383. Bibcode : 2006JMiMi..16.2375B . DOI : 10.1088 / 0960-1317 / 16/11/018 . ЛВП : 2027,42 / 49048 .
  66. ^ Гаррод, R. (4 октября 2006). «Имитация спины Stenocara Beetle для микроконденсации с использованием плазмохимических образованных супергидрофобно-супергидрофильных поверхностей». Ленгмюра . 23 (2): 689–693. DOI : 10.1021 / la0610856 . PMID 17209621 . 
  67. Перейти ↑ Bhushan, Bharat (2009-04-28). «Биомиметика: уроки природы - обзор» . Философские труды Лондонского королевского общества A: математические, физические и инженерные науки . 367 (1893): 1445–1486. Bibcode : 2009RSPTA.367.1445B . DOI : 10,1098 / rsta.2009.0011 . ISSN 1364-503X . PMID 19324719 .  
  68. ^ "Протекторы шин, вдохновленные древесными лягушками" .
  69. ^ Со, Сунгбек; Дас, Саураб; Залицкий, Петр Дж .; Миршафян, Разие; Eisenbach, Claus D .; Исраэлашвили, Яков Н .; Уэйт, Дж. Герберт; Ан, Б. Коллбе (2015-07-29). «Микрофазное поведение и повышенная влажная когезия синтетических сополиамфолитов, вдохновленная белком мидийной стопы» . Журнал Американского химического общества . 137 (29): 9214–9217. DOI : 10.1021 / jacs.5b03827 . ISSN 0002-7863 . PMID 26172268 .  
  70. ^ Ан, Б. Коллбе; Дас, Саураб; Линштадт, Роско; Кауфман, Яир; Мартинес-Родригес, Надин Р.; Миршафян, Разие; Кессельман, Эллина; Талмон, Йешаягу; Липшуц, Брюс Х. (2015-10-19). «Высокоэффективные клеи пониженной сложности на основе мидий» . Nature Communications . 6 : 8663. Bibcode : 2015NatCo ... 6.8663A . DOI : 10.1038 / ncomms9663 . PMC 4667698 . PMID 26478273 .  
  71. ^ "New Scientist | Новости науки и научные статьи от New Scientist" . www.newscientist.com .
  72. ^ "Лента Геккона" . Стэнфордский университет . Проверено 17 июля 2014 года .
  73. ^ Виньолини, Сильвия; Rudall, Paula J .; Роуленд, Алиса В .; Рид, Элисон; Мойруд, Эдвиг; Faden, Роберт Б .; Baumberg, Джереми Дж .; Гловер, Беверли Дж .; Штайнер, Ульрих (25 сентября 2012 г.). «Поантилистическая структурная окраска плодов Pollia» . Труды Национальной академии наук . 109 (39): 15712–15715. Bibcode : 2012PNAS..10915712V . DOI : 10.1073 / pnas.1210105109 . ISSN 0027-8424 . PMC 3465391 . PMID 23019355 .   
  74. ^ Думанли, АГ; van der Kooij, HM; Reisner, E .; Baumberg, JJ; Steiner, U .; Виньолини, Сильвия (2014). «Цифровой цвет в пленках нанокристаллов целлюлозы» . Прикладные материалы и интерфейсы ACS . 7 (15): 12302–12306. DOI : 10.1021 / am501995e . PMC 4251880 . PMID 25007291 .  
  75. ^ Виньолини, Сильвия; Грегори, Томас; Колле, Матиас; Летбридж, Алфи; Мойруд, Эдвиг; Штайнер, Ульрих; Гловер, Беверли Дж .; Вукусич, Питер; Рудалл, Паула Дж. (01.11.2016). «Структурный цвет из геликоидальной архитектуры клеточной стенки в плодах Margaritaria nobilis» . Журнал Интерфейса Королевского общества . 13 (124): 20160645. DOI : 10.1098 / rsif.2016.0645 . ISSN 1742-5689 . PMC 5134016 . PMID 28334698 .   
  76. ^ Б с д е е г Vignolini, Сильвия; Мойруд, Эдвиг; Гловер, Беверли Дж .; Штайнер, Ульрих (2013-10-06). «Анализ фотонных структур в растениях» . Журнал Интерфейса Королевского общества . 10 (87): 20130394. DOI : 10.1098 / rsif.2013.0394 . ISSN 1742-5689 . PMC 3758000 . PMID 23883949 .   
  77. ^ Паркер, Ричард М .; Гвидетти, Джулия; Уильямс, Cyan A .; Чжао, Тяньхэн; Наркявичюс, Ауримас; Виньолини, Сильвия; Фрка-Петешич, Бруно (18 декабря 2017 г.). «Самосборка нанокристаллов целлюлозы: иерархический дизайн внешнего вида» (PDF) . Современные материалы . 30 (19): 1704477. DOI : 10.1002 / adma.201704477 . ISSN 0935-9648 . PMID 29250832 .   
  78. ^ Чендлер, Крис Дж .; Wilts, Bodo D .; Виньолини, Сильвия; Броди, Джульетта; Штайнер, Ульрих; Rudall, Paula J .; Гловер, Беверли Дж .; Грегори, Томас; Уокер, Рэйчел Х. (2015-07-03). «Структурная окраска Chondrus crispus» . Научные отчеты . 5 (1): 11645. Bibcode : 2015NatSR ... 511645C . DOI : 10.1038 / srep11645 . ISSN 2045-2322 . PMC 5155586 . PMID 26139470 .   
  79. ^ Шредер, Томас BH; Houghtaling, Джаред; Wilts, Bodo D .; Майер, Майкл (март 2018). «Это не ошибка, это особенность: функциональные материалы в насекомых» . Современные материалы . 30 (19): 1705322. DOI : 10.1002 / adma.201705322 . PMID 29517829 . 
  80. ^ Шенк, Франциска; Wilts, Bodo D .; Ставенга, Докеле Г. (ноябрь 2013 г.). «Японский жук-драгоценный камень: вызов художника». Биоинспирация и биомиметика . 8 (4): 045002. Bibcode : 2013BiBi .... 8d5002S . DOI : 10.1088 / 1748-3182 / 8/4/045002 . PMID 24262911 . 
  81. ^ Syurik, Джулия; Джакуччи, Джанни; Онелли, Олимпия Д .; Хольшер, Хендрик; Виньолини, Сильвия (22 февраля 2018 г.). «Био-вдохновленные сильно рассеивающие сети через разделение полимерных фаз» . Современные функциональные материалы . 28 (24): 1706901. DOI : 10.1002 / adfm.201706901 .
  82. ^ «Яркие светодиоды, вдохновленные светлячками, эффективность увеличена на 55%» . CleanTechnica . 9 января 2013 . Проверено 4 июня 2019 года .
  83. ↑ Болл, Филипп (май 2012 г.). l Контрольное значение "Scientific American" ( справка ) . Цветовые трюки природы . 306 . С. 74–79. DOI : 10.1038 / Scientificamerican0512-74 .|url=
  84. ^ Песня, Бокванг; Йохансен, Вилладс Эгеде; Зигмунд, Оле; Шин, Юнг Х. (апрель 2017 г.). «Воспроизведение иерархии беспорядка для широкоугольного цветного отражения в стиле Морфо» . Научные отчеты . 7 (1): 46023. Bibcode : 2017NatSR ... 746023S . DOI : 10.1038 / srep46023 . PMC 5384085 . PMID 28387328 .  
  85. ^ "Структурный синий: новый взгляд на цвет / Откройте для себя глобальный мир Lexus" . Discoverlexus.com . Проверено 25 сентября 2018 года .
  86. ^ Cathey, Джим (7 января 2010). «Природа лучше всех знает: чему нас учат заусенцы, гекконы и термиты о дизайне» . Qualcomm . Проверено 24 августа 2015 года .
  87. ^ Черны-Скэнлон, Xenya (29 июля 2014). «Семь тканей, вдохновленных природой: от листа лотоса до бабочек и акул» . Хранитель . Проверено 23 ноября 2018 года .
  88. ^ Сгро, Донна. «О» . Донна Сгро . Проверено 23 ноября 2018 года .
  89. ^ Sgro, Донна (9 августа 2012). «Биомимикрия + модная практика» . Модно ранний форум, Национальная галерея Канберры. С. 61–70 . Проверено 23 ноября 2018 года .
  90. ^ "Тейджин Лимитед | Годовой отчет 2006 | Исследования и разработки" (PDF) . Тейджин Япония. Июль 2006. Архивировано из оригинального (PDF) 17 ноября 2016 года . Проверено 23 ноября 2018 года . MORPHOTEX, первое в мире структурно окрашенное волокно, имеет многослойную структуру с несколькими десятками слоев нанопорядка из полиэфирных и нейлоновых волокон с различными показателями преломления, что облегчает управление цветом с помощью оптической когерентной томографии. Структурный контроль означает, что одно волокно всегда будет показывать одни и те же цвета независимо от его местоположения.
  91. ^ "Ткань | Морфотекс" . Трансматериал. 12 октября 2010 . Проверено 23 ноября 2018 года .
  92. ^ Ltd 2002-2017, Canon Europa NV и Canon Europe. «Покрытие субволновой структуры» . Canon Professional Network .
  93. ^ Ltd 2002-2017, Canon Europa NV и Canon Europe. «Покрытие субволновой структуры» . Canon Professional Network .
  94. ^ Кулкарни, Амог; Сараф, Чинмей (декабрь 2019 г.). «Учиться у природы: применение биомимикрии в технологии» . Международная конференция IEEE Pune Section 2019 (PuneCon) . IEEE: 1–6. DOI : 10,1109 / punecon46936.2019.9105797 . ISBN 978-1-7281-1924-3. S2CID  219316015 .
  95. ↑ Стивенсон, Джон (18 ноября 2020 г.). «Маленькие плавники на совиных перьях способствуют снижению авиационного шума» . Phys.org . Проверено 20 ноября 2020 года .
  96. ^ Сладкий, Аллан; Джоди Баттерфилд (1998-12-01) [1988]. Целостное управление: новые рамки для принятия решений (2-е изд.). Вашингтон, округ Колумбия: Island Press. ISBN 1-55963-487-1 . 
  97. ^ Тиг, WR; Даухауэр, SL; Baker, SA; Haile, N .; DeLaune, PB; Коновер, DM (май 2011 г.). «Управление пастбищами влияет на растительность, почвенную биоту и химические, физические и гидрологические свойства почвы в высокотравных прериях». Сельское хозяйство, экосистемы и окружающая среда . 141 (3–4): 310–322. DOI : 10.1016 / j.agee.2011.03.009 .
  98. ^ Ундерсандер, Дэн; Темпл, Стэн; Бартлетт, Джерри; Образец, Дэйв; Пейн, Лора. «Птицы пастбищ: создание среды обитания с использованием ротационного выпаса» (PDF) . Совместное издательское дело Вашингтонского университета . Проверено 5 марта 2019 .
  99. ^ Вебер, KT; Гохале, Б.С. (январь 2011 г.). «Влияние выпаса на содержание воды в почве в полузасушливых пастбищах юго-востока Айдахо» (PDF) . Журнал засушливых сред . 75 (5): 264–270. Bibcode : 2011JArEn..75..464W . DOI : 10.1016 / j.jaridenv.2010.12.009 . Проверено 5 марта 2019 .
  100. ^ «Аллан Сэвори: Как озеленить пустыню и обратить вспять изменение климата». TED Talk, февраль 2013 г.
  101. ^ Таккара, Джон (июнь 2010 г.). «Зеленые пастбища» . Seed Magazine .
  102. ^ Retallack, Грегори (2001). «Кайнозойское расширение пастбищ и климатическое похолодание» (PDF) . Журнал геологии . Издательство Чикагского университета. 109 (4): 407–426. Bibcode : 2001JG .... 109..407R . DOI : 10.1086 / 320791 . S2CID 15560105 .  
  103. ^ "Multi V 5 | VRF | Air Solution | Business | LG Global" . www.lg.com .
  104. ^ "Вентилятор | Кондиционирование и охлаждение | Daikin Global" . www.daikin.com .
  105. ^ a b Джол, Джас (20 сентября 2019 г.). «Биомимикрия: 5 принципов проектирования безопасности из области клеточной биологии» . Средний .
  106. ^ Warson, шкипер Чонг (2 января 2018). «Более глубокий взгляд на биомимикрию: как природа вдохновляет дизайн» . Средний .
  107. ^ Чен, Рик (2019-04-16). «Новые летающие роботы НАСА: впервые в космосе» . НАСА . Проверено 29 мая 2020 .
  108. ^ Градишар, Елена; Джерала, Роман (3 февраля 2014 г.). «Самособирающиеся бионаноструктуры: белки, следующие за наноструктурами ДНК» . Журнал нанобиотехнологий . 12 (1): 4. DOI : 10,1186 / 1477-3155-12-4 . PMC 3938474 . PMID 24491139 .  
  109. ^ Stegmaier, Томас; Линке, Майкл; Планк, Генрих (29 марта 2009 г.). «Бионика в текстиле: гибкие и полупрозрачные теплоизоляционные материалы для солнечной энергетики». Фил. Пер. R. Soc. . 367 (1894): 1749–1758. Bibcode : 2009RSPTA.367.1749S . DOI : 10,1098 / rsta.2009.0019 . PMID 19376769 . S2CID 17661840 .  
  110. ^ Уилсон, SJ Уилсон; Хатли, MC (1982). «Оптические свойства антиотражающих поверхностей« Глаз мотылька »». Журнал современной оптики . 29 (7): 993–1009. Bibcode : 1982AcOpt..29..993W . DOI : 10.1080 / 713820946 .
  111. ^ Шведская биомиметика: технология платформы μMist. Архивировано 13 декабря 2013 г. на Wayback Machine . Проверено 3 июня 2012 года.
  112. ^ Dujardin, Эрик; Пит, Чарли; Стаббс, Джеральд; Калвер, Джеймс Н .; Манн, Стивен (март 2003 г.). «Организация металлических наночастиц с использованием шаблонов вирусов табачной мозаики». Нано-буквы . 3 (3): 413–417. Bibcode : 2003NanoL ... 3..413D . DOI : 10.1021 / nl034004o .
  113. ^ Дуглас, Тревор; Янг, Марк (июнь 1999 г.). «Вирусные частицы как шаблоны для синтеза материалов». Современные материалы . 11 (8): 679–681. DOI : 10.1002 / (SICI) 1521-4095 (199906) 11: 8 <679 :: AID-ADMA679> 3.0.CO; 2-J .
  114. ↑ Ямасита, Ичиро; Хаяси, Дзюнко; Хара, Масахико (сентябрь 2004 г.). «Био-матричный синтез однородных наночастиц CdSe с использованием клетчатого белка, апоферритина». Письма по химии . 33 (9): 1158–1159. DOI : 10,1246 / cl.2004.1158 .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Бенюс, JM (2001). Пришел паук . Сьерра, 86 (4), 46-47.
  • Харгроувз, К. Д. и Смит, М. Х. (2006). Инновации, вдохновленные природой Биомимикрия . Экос, (129), 27-28.
  • Маршалл, А. (2009). Wild Design: The Ecomimicry Project , North Atlantic Books: Беркли.
  • Пассино, Кевин М. (2004). Биомимикрия для оптимизации, контроля и автоматизации. Springer.
  • Пайпер, В. (2006). Подражание природе: рост промышленной экологии . Экос, (129), 22-26.
  • Смит, Дж. (2007). Это естественно . Эколог, 37 (8), 52-55.
  • Томпсон, Д'Арси В. , О росте и форме . Dover 1992 г. переиздание 1942 г. 2-е изд. (1-е изд., 1917).
  • Фогель, С. (2000). Кошачьи лапы и катапульты: механические миры природы и людей . Нортон.

Внешние ссылки [ править ]

  • Биомиметика MIT
  • Секс, липучка и биомимикрия с Джанин Бенюс
  • Джанин Бенюс: Биомимикрия в действии с TED 2009
  • Дизайн от природы - National Geographic
  • Майкл Паулин: Использование гения природы в архитектуре с TED 2010
  • Роберт Фулл показывает, как инженеры-люди могут научиться уловкам животных на TED 2002.
  • Быстрый розыгрыш: биомимикрия от CBS News