Newsletter Subscription

Mini-serijal: Izumi koje su inspirisale (ili poboljšale) životinje – drugi dio

Životinje izumitelji - drugi dio

Životinje, biljke i mikrobi su savršeni inženjeri. Oni su pronašli šta radi i šta je odgovarajuće. I najvažnije, ono što traje na Zemlji. Bezbrojne generacije miliona vrsta razvile su brojne načine da prkose gravitaciji, kako da se čvrsto drže za objekat dok su pod vodom, pa čak i kako da podignu predmete hiljadu puta veće od njih samih.

Baš zato, najuspješniji pronalazači posmatrali su prirodu netremice i pokušavali da razumiju kako ona radi. U njoj je godinama pronalažena inspiracija i izučavanje oblika, sistema, obrazaca i odnosa iz prirode dovodilo je, i dovodi i dalje, do širenja granica naših otkrića i razumijevanja svijeta koji nas okružuje.

Ukoliko redovno pratiš naš blog onda znaš da smo već pisali o sjajnim životinjama izumiteljima i objasnili stvari poput toga koja je to riba inspiracija za mikrorobota za dijagnostifikovanje bolesti, kako to jedan djetlić čuva glave naših omiljenih sportista, ili zašto je ključan igrač u tome da LED rasvjeta proizvodi što više svjetlosti bio baš svitac.

Ove nedjelje, nastavljamo sa novim životinjama i još fantastičnijim izumima koje su ova stvorenja inspirisala ili poboljšala.

 

Paukova svila, prirodno čudotvorno vlakno

Čak i van stripova o čudesnom Spajdermenu, paukova svila važi za jedan od najjačih (i najfascinantnijih) prirodnih materijala – pet puta jači od čelika po težini. Naime, pauci predu ono što je san svakog inženjera. Njegova svila je rastegljiva i lagana, nije otrovna i razgradiva je. Uz sve to, na nekim mjestima mora biti lepljiva da bi uhvatila plijen, a na drugima opet ne – da bi se pauk mogao slobodno kretati. Istina je da što više zalazite u analizu, više se i oduševljavate ovim čudotvornim vlaknom.

Zamislite tek kako je naučnicima! Oni već decenijama pokušavaju da imitiraju ove svilene niti da bi ih upotrijebili za hirurški konac, ili, recimo, pravljenje atletske odjeće i neprobojnih prsluka. I, dok nisu uspjeli u baš svim svojim namjerama jesu kreirali jedan sjajan medicinski proizvod koji oponaša ovo svojstvo. U pitanju je fleksibilna traka koja se lako može odlijepiti sa rane bez oštećenja tkiva ispod. U medicini se ona koristi najčešće za pričvršćivanje cijevi ili senzora na nježnu kožu novorođenčadi ili starijih osoba.

Tradicionalna medicinska traka se pravi nanošenjem lepljive supstance na tanku podlogu. Da bi napravili traku inspirisanu svilom, istraživači su prvo primjenili sloj na bazi silikona na materijal podloge i koristili laser za urezivanje šablona mreže na silicijum. Mreža neke dijelove materijala čini lepljivim, a druge nelepljivim, baš kao paukova mreža. Prilično kul, zar ne?

 

Betštap za lociranje ehom

Ultrazvučni talasi koje koriste slijepi miševi inspirisali su novu tehnologiju koja može pomoći slijepim ljudima da otkriju prepreke. U pitanju je štap za slijepe koji vibrira kada se približi nekom objektu.

Štap koristi lociranje ehom, istim sistemom senzora koji koriste i slijepi miševi da bi mapirali svoje okruženje. On ispušta 60000 ultrazvučnih otkucaja u sekundi i osluškuje ih kada se vrate. Kada se neki vrate brže od ostalih, to označava objekat u blizini, a to prouzrokuje vibriranje štapa. A pošto su impulsi štapa i povratna reakcija nečujni, ljudi mogu i dalje da čuju sve oko njih.

Iako se ovaj štap nije prodavao u nekim većim količinama (čak postoje informacije da firma koja ga je proizvela više i ne postoji), nekoliko firmi iz Amerike i Novog Zelanda pokušavaju da osmisle nove proizvode koji se zasnivaju baš na ovoj tehnologiji.

 

Operacija nosa za vozove

Kada je prvi japanski Šikansen voz (voz-metak) napravljen 1964. godine mogao je da ide brzinom od 180 km/h. Međutim, vožnja ovakvom brzinom je imala loše sporedne efekte. Svaki put kada je voz izlazio iz tunela, čuo se jak zvuk koji je ličio na eksploziju i putnici su se žalili da imaju osećaj da se voz skuplja.

Tada je na scenu stupio inženjer i ljubitelj ptica Eidži Nakacu. Otkrio je da se to dešava zato što voz gura vazduh ispred sebe i tako formira zid od vjetra. Kada se taj zid sudari sa vazduhom izvan tunela, stvori se jak zvuk i, logično, napravi se veliki pritisak na voz.

Kao inspiraciju za rješenje ovog problema, poslužila je ptica – vodomar. On živi na granama visoko iznad jezera i rijeka i lovi ribu tako što se sa visine obrušava u vodu. Kljun vodomara, nalik na nož, siječe vazduh i jedva napravi pokoji talasić kada uleti u vodu. Danas, japanski brzi vozovi imaju dugačke noseve nalik na kljunove koji im pomažu da izađu tiho iz tunela. Uz to, redizajnirani vozovi su danas za 10% brži i troše 15% manje goriva od svojih prethodnika.

 

Najbolji sistem za rashlađivanje dolazi od termita

Gnijezda termita se s dobrim razlogom nazivaju graditeljskim čudima. Ove impresivne tvorevine napravljene od zemlje i pljuvačke mogu dostići visinu od 6 metara. Njihovi 45 centimetara debeli zidovi suše se na suncu dok ne postanu čvrsti poput betona. Da ne pričamo o tome da su neki termitnjaci su izgrađeni doslovno preko noći! Ali, to čak nije ni najimpresivniji dio.

Afrika je jedno od najtoplijih mjesta na Zemlji, a ipak masivni termitni humci koji postoje u njenoj suvoj klimi uspjevaju da ostaju hladni. Kako je to moguće? Naučnici su ih dugo proučavali pokušavajući da nauče nešto od ovih sićušnih stvorenja kako bi poboljšali ventilacione sisteme unutar zgrada.

Ono što su otkrili jeste da strateški raspoređeni ventilacioni otvori u podnožju termitnjaka omogućavaju ulazak svježeg vazduha koji zatim potiskuje ustajali topao vazduh prema vrhu gnijezda. Hladniji vazduh ulazi iz jedne podzemne komore i zatim cirkuliše kroz hodnike i prostorije u termitnjaku. Termiti otvaraju i zatvaraju otvore kako bi po potrebi regulisali temperaturu. Stalna temperatura je neophodna za uzgajanje gljiva koje su im osnovna hrana.

Konstrukcija termitnjaka ostavila je takav utisak na arhitekte da su slične metode koristili pri izgradnji jedne poslovne zgrade u Zimbabveu. U njoj se koristi samo 10 posto energije koja se troši u zgradama iste veličine sa standardnim ventilacionim sistemom.

 

Puž sa jakim zubima

Običan prilijepak (vrsta morskog puža sa kupastom ljušturom), ima nevjerovatno jake zube. Njegovi zubi su sastavljeni od veoma tankih, gusto zbijenih vlakana sačinjenih od čvrstog minerala poznatog kao getit. Ta vlakna su obavijena mekom proteinskom bazom.

Dio ovog mekušca nalik jeziku, prekriven je nizom zakrivljenih zuba. Ti zubi su manji od jednog milimetra, a prilijepak ih koristi kao turpiju. Pošto se hrani algama, njegovi zubi moraju biti izuzetno čvrsti i jaki da bi mogao da ih sastruže sa stena.

Istraživači su pomoću mikroskopa atomskih sila izmjerili vučnu silu koju zubi prilijepka mogu da izdrže, a da pritom ne puknu. Otkrili su da su njegovi zubi sastavljeni od najjačeg biološkog materijala koji je do sada otkriven – materijala jačeg i od svilene niti pauka.

Logično, od tog trenutka, naučnicima je cilj da po ugledu na građu zuba prilijepka stvara materijale sa sličnim karakteristikama. Smatra se da bi se vještački materijali napravljeni po ugledu na biološki materijal od kog se sastoje zubi prilijepka mogli koristiti u izradi automobila, brodova i aviona, pa čak i u stomatologiji, za pravljenje vještačkih zuba.

 

Antifriz u krvi

Riblji antifriz, glikoprotein, otkriven je šezdesetih godina prošlog stoljeća u krvi i tjelesnim tekućinama antarktičke ribe vrste Hyperoglyphe antarctica. Ovaj antifriz, bolji od bilo kojeg koji se može nabaviti u prodaji, mnogo je godina, s aspekta mehanizma djelovanja, bio naučna nepoznanica. Znalo se tek da omogućava ribama preživljavanje na temperaturi od -2 °C tako što se veže za male kristale leda i spriječava razvitak većih, za ribu fatalnih kristala.

Saznanje da, zahvaljujući antifrizu koji teče njihovim venama, ribe uspjevaju da opstanu u ledenim vodama Antarktika, inspirisala je naučnike da stvore novi polimer za očuvanje krvi nazvan polivinil alkohol koji djeluje kao antifriz i spriječava smrzavanje. Naučnici vjeruju da otkriće nudi širok spektar mogućih primjena, od in vitro naučnih istraživanja do terapije matičnim ćelijama u klinici.

 

Kanibali sa rendgenskim vidom

Postoji razlog zbog koga su rendgen mašine velike i nezgrapne. Za razliku od vidljive svetlosti, X-zraci ne vole da se krive, tako da je teško manipulisati njima. Jedini način za skeniranje torbi na aerodromima i ljudi u doktorskoj ordinaciji je bombardovanje subjekata mlazom radijacija – a to za sobom povlači i veliki uređaj kojim se to može obaviti.

Ipak, jastozi, koji žive u mračnoj vodi na 100 metara ispod površine okeana, posjeduju sposobnost rendgenskog vida mnogo bolju od bilo koje naše mašine. Naučnicima ova životinja nije bila fascinantna ni zbog toga što ima pet pari nogu ni jer praktikuje kanibalizam. Umjesto toga, bili su opsjednuti njenim vidom.

Naime, sa razliku od ljudskog oka, koje vidi prelomljene slike koje mozak mora da interpretira, jastozi vide direktne odraze koji mogu da se fokusiraju u jednu tačku, gde se skupljaju da bi formirali sliku.

Naučnici su shvatili kako da kopiraju ovaj trik da bi napravili nove rendgen mašine. Rendgenski aparat Jastogovo oko izgleda kao baterijska lampa i s njim možete videti kroz 8 centimetara debele zidove. Uređaj ispaljuje rendgenske zrake male snage kroz objekat i nekoliko njih se odbiju nazad od onoga što se nalazi sa druge strane. Upravo kao i jastogovo oko, povratni signali su usmjereni kroz sićušne cijevi i tako kreiraju sliku.

 

To bi bilo to o superslavnim životinjskim izumiteljima za ovu priliku.

Obavezno prati naš blog da ne propustiš i poslednji dio ovog mini-serijala! 🙂

Podijeli sa prijateljima:

Povezani članci:

Budi u toku!

Prijavi se na newsletter i ne propusti novosti, obavještenja i zanimljivosti iz STEM svijeta. :)

Budi u toku!

Prijavi se na newsletter i ne propusti novosti, obavještenja i zanimljivosti iz STEM svijeta. :)

Obavještenje

Imamo sjajne vijesti za tebe! Novo, XVIII izdanje matematičkog lista Dijagonala, dostupno je na našem sajtu! Možeš ga naći u sekciji Biblioteka.