Бионические объекты в быту

В современном мире почти все объекты, что окружает человека, сделаны на основе бионических форм. И человек настолько уже привык ко всему, что даже не замечает, что тот или иной объект был позаимствован у природы.

Например, никогда не задумываешься, что прототипом застёжки-липучки был плод репейника. Ну а молния была спроектирована на основе строения птичьего пера. А для обычной солонки, которая сейчас есть почти на каждой кухне, основой стала коробочка макового цветка. Когда семена мака созревают, то они высыпаются из отверстий коробочки, как соль из солонки.

В теории, можно выделить два направления использования бионики в быту. Это принцип и копирование первоначального действия и изменение внешнего вида под бионическую форму.

В первом случае речь идёт о принципе работы. Например, пассатижи были изобретены по принципу строения и работы клешни ракообразных, которая служит для захвата и удержания добычи. Если летом взять распустившийся одуванчик и внимательно посмотреть на его семена, то он может напомнить парашют, который замедляет падение человека. У змеи есть орган, который позволяет определять тепло и по этому прототипу был изобретен тепловизор. Присоски, которые часто используются в быту, подсмотрели у осьминогов, которым они помогают охотится за добычей. Наблюдая за работой клюва веретенника, люди изобрели пинцет, которым удобно доставать даже самые мелкие предметы. Скальпель взял свою форму у тросникового листа, который также обладает режущей кромкой. Шприц имитирует кровососущий аппарат комара. Изогнутая игла обязана своей форме рёбер крупных рыб. Крылатка клена помогла в создании лопастей вертолета. Водоотталкивающую способность заметили у паучьей паутины, водоплавающих птиц, водомерок и лотосов. Но только если у птиц это происходит из-за строения перьев и особого секрета, то лист лотоса оснащён микроскопическими иголочками, которые снижают площадь соприкосновения поверхности и воды. Также благодаря лотосу создали водостойкую краску, которую можно мыть. Ласты для плавания являются аналогом ласт у живого существа. Специальные перчатки для плавания с перепонками для увеличения скорости плавания были спроектированы с перепончатых лап. Осы подсказали людям использовать древесину для изготовления бумаги. Современные системы охлаждения для персональных компьютеров сделаны по принципу кровотока.

Во втором случае речь идет только про внешний вид, т.е. изменение формы предмета, делающее его похожим на что-то природное. Например, это кресло в виде ракушки, кофеварка в виде гриба, светильник в форме оленя, кошачья лапа как подушка, стол в виде листа дерева, подушка-сова и прочее в этом духе.

В последнее время новых вещей для быта изобретается все меньше и меньше, так как человечество уже почти все придумало. Поэтому в данном ответвлении бионики чаще всего можно встретить модернизацию формы, при этом будут преобладать гнутые линии и мягкие изгибы.

Бионика - это прикладная наука о применении в технических устройствах и системах принципов организации, свойств, функций и структур живой природы, форм жизни в природе и их промышленных аналогов. Наука бионика делится на биологическую, теоретическую и техническую. Меня особенно очаровала техническая бионика, которая использует модели теоретической бионики для решения инженерных задач. Я хотел найти такие готовые объекты и подтвердить подлинность аналогов в природе и технологии.

Доисторический человек, наблюдая за окружающей природой, извлек из нее некоторые уроки, которые помогли ему создать полезные устройства. Арабским врачам пришла в голову идея использовать кристалл для увеличения изображения, как хрусталик глаза. В какой-то степени элементы бионики заложены в изобретение колеса, ножа и других инструментов. Датой рождения бионики считается 13 сентября 1960 года – день открытия Международного симпозиума "Живые прототипы искусственных систем – ключ к новым технологиям" в США.

Существует множество направлений исследований бионики, но я остановился на двух: изучение принципов ориентации, местоположения и навигации у различных животных для использования этих принципов в технике и изучение морфологических, физиологических, биохимических особенностей живых организмов для продвижения новых технических и научных идей.

Мой отец познакомил меня с первым направлением, так как он пилот и хорошо разбирается в современных самолетах и их особенностях. Второе направление мы изучали вместе с моей мамой и моим научным руководителем.

Человек, как известно, великий изобретатель: ни один другой вид на Земле не может похвастаться таким количеством технических устройств, облегчающих повседневную жизнь. Но действительно ли мы настолько умны? Единственные, кто "обогнал" нас в вопросах изобретательности, - это неразлучная пара естественного отбора и эволюции.

Вот почему в последние годы мы все чаще и чаще стали адаптировать естественные идеи к нашим целям. Это явление в науке называется биомиметикой (или бионикой) – созданием механизмов, основные элементы которых мы "подсматриваем" за природой.
производители одежды для пловцов давно восхищаются способностью различных видов морских обитателей плавать с невероятной скоростью, во много раз превышающей мышечные возможности, за счет преобразования турбулентного водного потока в боковой. Исследовали всех: начиная от дельфинов и заканчивая мелкими рыбками, но только акулы нашли способ, который можно было воплотить в купальнике.

Дело в том, что на коже акулы при ближайшем рассмотрении можно заметить крошечные рифленые чешуйки, которые "гасят" сопротивление воды. А в 2000 году Speedo представила костюм с таким эффектом и произвела фурор: спортсмены, выступавшие в этом виде купальников, завоевали в общей сложности 83 процента всех медалей на Олимпийских играх в Сиднее и установили 12 мировых рекордов.

В середине 70-х годов прошлого века немецкие ботаники Вильгельм Бартлотт и Кристоф Найнуис открыли явление самоочищения листьев и цветков некоторых растений. Это явление объясняется особым наноструктурированным состоянием их поверхности. Впоследствии это явление было ими запатентовано и названо эффектом лотоса. Феномен самоочищения был детально изучен учеными и позволил открыть для себя удивительные возможности природы защищать себя не только от грязи, но и от различных микроорганизмов. Этот эффект наблюдается не только у лотоса, но и у других растений (листья кактуса, капуста, тростник, водораздел, тюльпан), а также у насекомых (например, крылья стрекозы и бабочки). Они наделены природой свойством защиты от различных загрязняющих веществ, в основном неорганического (пыль, сажа), а также биологического происхождения (споры грибов, микробы, водоросли и т.д.). С помощью электронных микроскопов исследователи обнаружили, что листья и цветки некоторых растений выделяют воскоподобное вещество кутин, которое образует на поверхности особую структуру - нанорельеф 2 в виде "шипов". На таких поверхностях (например, лист или цветок лотоса) проявляются супергидрофобные свойства, вещества не прилипают, а полностью стекают с такой поверхности.

Как стало известно, бионика имеет богатую историческую подоплеку и сегодня играет значительную роль в дизайне, как одно из самых современных и перспективных направлений дизайна, дающее практические неограниченные возможности для создания предметной среды интерьеров, самих интерьеров и архитектурных сооружений.

Мы кратко рассмотрели концепцию бионики (биомиметики), краткую историю бионики в архитектуре и современные возможности применения биоформ не только в теории, но и на практике.

Бионические формы проникли в нашу повседневную жизнь и будут играть в ней значительную роль еще долгое время. Изучение природы человечеством еще далеко не закончено, но мы уже получили от природы бесценные знания о рациональном строении и формировании, что, безусловно, доказывает актуальность и перспективность изучения дисциплины во всех ее аспектах.