Bionique - histoire, sujets et exemples

Apprendre de l'évolution signifie apprendre la technologie

L'évolution ne peut fonctionner qu'avec le matériel existant et n'est en aucun cas parfaite: les orangs-outans, par exemple, vivent dans les arbres, mais ne sont pas parfaitement adaptés à la vie de l'arbre. Chez l'homme, des maladies telles que les dommages aux disques causés par la démarche droite.

Pour la quasi-totalité des problèmes rencontrés dans les constructions humaines, il existe entre-temps des homologues dans la nature qui proposent des modèles pour résoudre ce problème: la glisse du condor, par exemple, montre comment un gros corps peut voler dans les airs sans s'écraser, et les corps du manchot, du dauphin et du requin montrent quelles formes sont les mieux à même de se déplacer sous l'eau.

contenu

• Apprendre de l'évolution signifie apprendre la technologie
• Qu'est ce que la bionique?
• Biologie technique et bionique
• De bas en haut ou de haut en bas
• Corps artificiel
• Évolution du modèle
• Nature et technologie
• critères
• Bionique et évolution
• Animaux et technologie
• Au début de la culture
• Voler comme un oiseau
• Leonardo da Vinci
• Otto Lilienthal
• Muscle - Le Condor
• winglets
• Voler comme une chauve-souris
• Martin-pêcheur sur voie ferrée
• Coques d'aéronefs dans la conception de thon
• Le ballon de direction et la truite
• Peau de requin pour les combinaisons de plongée
• Robot skate sur le fond marin
• La voiture de boxfish
• Le calmar - Un rêve pour les soldats
• Bâton comme un gecko
• soie d'araignée
• couteau rongeurs
• L'ours polaire et la maison des termites

Qu'est ce que la bionique?

Bionique, biologie (technologie) et (technologie) désignent la pratique scientifique consistant à transférer des solutions biologiques à la technologie humaine. Zoologues, botanistes et neurobiologistes, chimistes et physiciens collaborent avec des professionnels de la santé, des ingénieurs et des concepteurs.

Bionics traite du transfert de stimuli naturels vers la technologie. (Image: Michael Tieck / fotolia.com)

Biologie technique et bionique

Alors que la biologie technique explore les relations entre forme, structure et fonction et utilise des méthodes techniques, la bionique tente de mettre en œuvre techniquement des structures et des constructions de la nature..

Fonctions biologiques, adaptations, processus, organismes et principes apportent des solutions aux problèmes techniques.

Les animaux et les plantes fournissent aux bioniques des idées pour transférer les principes d’action de la nature à la technologie. Cela inclut la biotechnologie, à savoir l'utilisation d'enzymes, de cellules et d'organismes entiers dans des applications techniques..

De bas en haut ou de haut en bas

Un produit bionique évolue en plusieurs étapes - de haut en bas ou de bas en haut

La démarche ascendante commence par l’exploration de la base biologique, de la forme, de la structure et de la fonction (comment les pieds d’un gecko sont-ils construits?). Les chercheurs tentent ensuite de comprendre les principes d'action et les lois (pourquoi le gecko peut-il marcher au plafond?).

Ceci est suivi par l'abstraction. Les scientifiques s'éloignent du contexte biologique, développent des modèles fonctionnels et des modèles mathématiques afin de mettre en œuvre techniquement les principes d'action

Au final, la mise en œuvre technique à l’échelle du laboratoire, à l’échelle industrielle et enfin en tant que produit du marché suit.

De haut en bas, c'est l'inverse. Au début, il y a un problème technique. Par exemple, un produit existant devrait devenir meilleur. Mais comment Puis commence la recherche de solutions biologiques, suivie des fondements biologiques, de l'abstraction et de la mise en oeuvre..

La bionique doit être innovante et créative, il ne s'agit plus simplement de copier la nature, mais de transmettre des effets fondamentaux dans divers domaines..

Corps artificiel

Dans l'espace anglo-américain, Bionics fait référence à des corps et à des organes produits artificiellement qui imitent ou superposent un modèle vivant. Les autres termes sont robotique ou prothétique.

Par exemple, la neurologie expérimente actuellement des prothèses qui imitent les membres humains et répondent aux ordres mentaux. Le plan consiste à transférer des informations au cerveau et à donner ainsi à la personne touchée son sens du toucher..

Un des objectifs de la recherche neurobiologique est que les mains produites artificiellement puissent être contrôlées par le cerveau à l'avenir. (Image: Den / fotolia.com)

Évolution du modèle

Dans l’ensemble, l’évolution de la vie est le modèle de la technologie - et même de la créativité naturelle. Evolution Selon Charles Darwin, "sélection par sélection naturelle" signifie que les espèces les mieux adaptées, dotées de capacités spéciales, s'adaptent à une situation donnée.

La fonction originale des parties du corps et des sens peut changer complètement: les pattes avant des chauves-souris, par exemple, se sont développées en ailes.

Nature et technologie

La nature offre donc un potentiel inépuisable de solutions de problèmes fonctionnels qui surpasse tout ce que les gens peuvent penser. Cependant, cela ressemble au progrès technique: en particulier en période de mutation industrielle telle que la révolution numérique, des "sauts d'innovation" sont nécessaires.

Par exemple, comment construire des machines qui prélèvent des échantillons dans les gorges des fonds marins et évitent les obstacles? Les "voitures sous-marines" à roues ne sont pas aussi importantes que les sous-marins qui ne peuvent pas se déplacer entre éboulis et grottes.

Ici, les robots offrent une solution inspirée du homard, de la langouste et du crabe, avec bras de préhension, pour laquelle le modèle de la pieuvre tient..

critères

Un produit est considéré bionique uniquement s'il:
1) a un modèle biologique
2) extrait de ce modèle
3) est transféré à une application technique

La nature déroute quotidiennement les scientifiques: presque tous les problèmes techniques sont des problèmes posés ou posés en évolution et pour lesquels la nature a trouvé une solution.

Bionique et évolution

La bionique actuelle compare son approche au processus évolutif:

individuel	créature	Objet à optimiser
mutation	Changement aléatoire d'informations génétiques	Changement aléatoire des variables d'entrée variables (= Paramètre d'objet)
recombinaison	Mélange du matériel génétique parental	Recombinaison des paramètres de l'objet parental
sélection	Sélection des individus les plus adaptés à l'environnement	Sélection des individus qui répondent le mieux au critère d'optimisation

Ces produits optimisés servent à protéger l'environnement, à préserver les ressources, à alléger l'environnement et à soutenir la protection de l'environnement..

Animaux et technologie

Apprendre des animaux, c'est développer des technologies. La biologie a inspiré d'innombrables réalisations techniques: trains à grande vitesse calqués sur le martin-pêcheur, avec une couche d'os frottant la tête lorsque touchée par l'eau, ou la peau de requin avec sa structure en papier maculée comme modèle pour les combinaisons de plongée; La truite était le prototype du ballon de direction, les pics étaient le parrain du piolet et du marteau-piqueur; Les poulpes ont la forme naturelle des bras croisés et des bras articulés.

Le pic a fourni le modèle pour le développement du marteau-piqueur. (Image: mirkograul / fotolia.com)

Au début de la culture

Bien que le concept de bionique soit très jeune, il est à l’origine de toutes les cultures humaines. Car le développement biosocial des humains a toujours été synonyme de copier la nature culturellement.

Nos premiers ancêtres ont vu le vol du faucon, ont fabriqué des arcs et des flèches et ont copié ce vol. La lance a son modèle dans les défenses des éléphants et les cornes des antilopes, le couteau copie les dents des grands félins et des loups. Quand les gens chassaient les animaux et fabriquaient des vêtements avec leur peau, ils imitaient la fourrure qui donnait de la chaleur aux êtres vivants..

Les cultures traditionnelles qui connaissent cette dépendance expriment ce modèle dans les objets eux-mêmes: les indigènes américains sculptent l'extrémité de leurs flèches sous la forme de têtes de faucon.

Voler comme un oiseau

Les pigeons volent aussi vite qu'ils le veulent et avec un corps énorme - ils possèdent donc toutes les qualités qu'un avion passager devrait avoir. En fait, l'avion le moins perturbant conçu par Igo Etriel avait le pigeon comme modèle.

Le pionnier de l'aviation a examiné le fuselage et la queue de son aviateur artificiel de pigeons citadins et a écrit: "À l'hiver 1909-1910, j'ai conçu l'appareil (...) sur le modèle d'un oiseau en position de vol plané."

Leonardo da Vinci

Déjà, Léonard de Vinci prenait les oiseaux comme modèles de ses machines volantes et calculait méticuleusement le fonctionnement du vol pour chaque espèce d'oiseau. Da Vinci a grandi en Toscane.

Les peintures de Leonardo, ses sculptures et ses machines d'ingénierie le caractérisaient comme un penseur accablant, même parmi les érudits de la Renaissance: il était peintre, mécanicien, anatomiste, scientifique, philosophe de la nature et architecte.

Mais jusqu'à aujourd'hui, son accès sensuel au monde disparaît derrière le mythe. Parce que Vinco était aussi créatif qu’enraciné dans le sol. Les dessins de Leonardo sur les terres rurales autour de son lieu de naissance montrent que le génie de la Toscane rurale est resté profondément lié.

Ce qui était inhabituel pour un artiste de la Renaissance, c'est qu'il n'avait aucune éducation artistique dans sa petite enfance. Au lieu de cela, il a grandi dans la nature culturelle du nord de l'Italie et le garçon a passé la majeure partie de son temps dans la nature de la campagne environnante..

Ici, l’enfant a étudié les mouvements des oiseaux de proie et s’est inspiré de ses dernières machines volantes. L'un de ses premiers souvenirs est un rêve dans lequel un oiseau de proie s'est envolé vers le visage de Leonardo et a appuyé sa queue contre les lèvres du rêveur.

De tels souvenirs montrent que les premières racines de da Vinci dans l'acquisition de connaissances n'étaient ni religieuses, ni purement scientifiques au sens moderne du terme, mais ressemblaient à la pensée chamanique des cultures traditionnelles associant expérience sensorielle et compréhension systématique de la réalité naturelle. En ce sens, la science, l’art et les philosophes de la nature ne sont pas séparés, mais différents aspects de la même perception.

Leonardo a examiné la manière dont les ailes des oiseaux changent de forme, c'est-à-dire les ailes déployées au té, assemblées sous l'impact, et il a examiné la structure et la fonction de la plume de l'oiseau. Sur cette base, il a conçu des ailes battantes pour les humains en vol. Mais ils ne pourraient pas travailler parce que le poids d'une personne est beaucoup trop grand par rapport à la puissance de ses muscles.

Otto Lilienthal est considéré comme un pionnier de l'aviation. En 1891, il obtint son premier vol réussi dans un planeur construit par ses soins. (Image: Juulijs / fotolia.com)

Otto Lilienthal

Otto Lilienthal, le premier homme réussi dans les airs, a observé dans son enfance exactement le vol de cigognes blanches. En 1889, il publie son travail "Le vol des oiseaux comme base de l'art du vol".

Les cigognes lui ont appris que le vol à voile est crucial pour le vol. Les cigognes parcourent de longues distances et économisent ainsi beaucoup d'énergie. L’ingénieur ornithologique a conclu qu’il était possible d’imiter ce vol plané alors qu’un humain ne pouvait contrôler que les ailes ainsi que l’oiseau..

Une voile de coton sur un bambou et une liaison brute est devenue le grand planeur de Lilienthal. Il fut le premier homme à atteindre une altitude plus élevée en plein air que lors du départ. Lilienthal a volé avec succès 2000 fois, puis s'est écrasé et est décédé.

Muscle - Le Condor

Le condor andin est l'un des plus grands oiseaux volants. Il dépend des courants d'air chaud pour entrer dans l'air.

Paul MacCready, un ingénieur américain, a étudié les phénomènes de vol et de météorologie des condors dans les années 1970. Son plan était de développer une machine volante capable de soulever le plus de poids possible avec peu d’énergie..

Le condor d'un poids de 13 kilogrammes et d'une envergure atteignant 3,50 m, atteignant près de 6 000 m en vol plané, était l'objet d'étude idéal pour lui..

MacCready a observé que les condors ne commencent pas par une froide matinée et restent longtemps sur Terre, même après un somptueux repas. Il en conclut que ce n’est pas la force du condor mais son envergure qui permet de supporter le poids.

Il a conçu le "Gossamer Condor", un avion d'une envergure de 29,25 mètres et d'une longueur de 9,14 mètres. La construction en tubes d'aluminium et en feuille de polyester spéciale ne pesait que 31,75 kg.

L'appareil était alimenté par des pédales. En 1977, un cycliste professionnel, Bryan Allen, a commencé avec le "Kondor". Allen a été la première personne à soulever le sol de son propre chef.

Quelques années plus tard, MacCready construisit le "Gossamer Albatros", du nom du seul groupe d'oiseaux, dont certains ont une envergure encore plus grande que le condor, et Allen vola avec lui de l'autre côté de la Manche..

winglets

Les oiseaux parmi les oiseaux répandent dans le Fug les ressorts extérieurs sur les ailes et réduisent ainsi la turbulence de l’air, qui se forment sinon sur l’aile - ils divisent le flux d’air en plusieurs petits "torrents". Voilà comment ils gagnent de l'énergie.

L'aviation utilise de tels "winglets" sous la forme de petites ailes verticales. Ils augmentent à la fois la vitesse des pilotes de chasse et la consommation énergétique des engins de transport.

La TU Berlin a mené des expériences dans la soufflerie avec une aile, dans laquelle les ailettes pouvaient être ajustées individuellement.

Voler comme une chauve-souris

La veine Clément n'a pas pris d'oiseaux mais de chauves-souris comme modèle pour son véhicule Éole. Il a entrepris le premier vol motorisé habité. Le terminé, cependant, déjà après 50 mètres.

Martin-pêcheur sur voie ferrée

Les oiseaux qui inspirent les inventeurs à la construction d’avions - c’est évident au premier abord. Mais qu'est-ce que le martin-pêcheur, qui se tient comme un joyau bleu dans les airs, plonge ensuite dans l'eau et les poissons commencent à se faire avec un train à grande vitesse?

Pour le chef du train à grande vitesse japonais Shinkansen, les ingénieurs ont été inspirés par le martin-pêcheur. (Image: torsakarin / fotolia.com)

Eiji Nakatsu a mis au point le Shinkansen, un train rapide reliant Tokyo à Hakata. La différence de pression lorsque le train est entré dans un tunnel était si importante qu’elle frappait fort chaque fois - une imposition pour les passagers.

L'ingénieur principal recherchait des solutions dans la nature et a trouvé le martin-pêcheur, ce qui provoque des changements rapides de la résistance de l'air.

Le long bec de l'oiseau réduit le choc entre l'air faible et la forte résistance à l'eau. Les Shinkasen ont reçu un "long museau", ce qui a permis de résoudre le problème des tunnels et de pénétrer dans la surface de l'eau pendant la pêche..

Le train est également devenu plus rapide et a consommé moins d'énergie.

Mais ce n'est pas le seul "miracle" dans le corps du martin-pêcheur: sa rétine contient deux fosses. En dehors de l'eau, il n'en utilise qu'une, dans l'eau seulement la seconde. De plus, sa rétine contient des gouttelettes d'huile, ce qui lui permet de mieux percevoir les couleurs et de s'orienter sous l'eau..

Si la science comprend comment ce "système sous-marin" fonctionne, il peut être utilisé pour construire un équipement permettant d'améliorer la visibilité sous-marine des plongeurs..

Coques d'aéronefs dans la conception de thon

Le modèle du fuselage idéal n'était pas un oiseau mais un poisson. L’ingénieur aéronautique Heinrich Hertel cherchait un modèle naturel pour un avion aérodynamique, et le thon a donné un modèle.

Les bonites sont particulièrement simples, car la partie de leur corps ayant le plus grand volume ne se situe pas à la tête, mais derrière les ouïes. Donc, l'eau coule uniformément devant eux. De plus, le corps ne se rétrécit pas progressivement à la queue, mais de façon abrupte. En conséquence, le flux ne se déchire que dans une petite partie du corps.

Les autres mammifères marins et marins ont des formes corporelles comparables, des bâches ainsi que des dauphins. Ils servent également d’exemples d’ingénieurs aéronautiques..

Un avion suisse appelé "Smartfish" porte son nom, les animaux marins qui ont fourni le modèle. Il a un fuselage en forme de dôme comme le thon et consomme donc moins de carburant que les autres aéronefs de la même taille, est facile à piloter et moins sujet aux turbulences..

Le thon a développé encore une autre adaptation pour aller plus vite. Leurs nageoires pectorales servent de gouvernail et de freins. Lorsque les thons sont à pleine vitesse, ils replient les nageoires contre le corps. Les chercheurs testent aujourd'hui si les "parties extérieures" des voitures et des poissons ne peuvent pas être pliées à grande vitesse pour améliorer l'aérodynamisme.

Le ballon de direction et la truite

La truite a fourni le modèle pour un ballon de direction moderne.

Les Zeppelins ont eu une courte floraison au début du 20ème siècle. Le Zeppelin Hindenburg était l'un des deux plus grands dirigeables. Le 6 mai 1937, 36 personnes moururent.

Le navire a brûlé en ferraille d'aluminium à l'aéroport de Lakehurst aux États-Unis en une demi-minute. La cause exacte n'est toujours pas claire, le capitaine croyait en un assassin. Cependant, le résultat est certain: le trafic aérien avec Zeppelins est sur le point de se terminer.

La truite sert de modèle pour le développement de dirigeables modernes. (Image: Michael Rosskothen / fotolia.com)

Aujourd'hui, cependant, de tels ballons pourraient faire leur grand retour. Les prévisions météorologiques sont beaucoup plus fiables aujourd'hui et les tempêtes peuvent donc être évitées. La technologie moderne pourrait également contrôler les mélanges de gaz dangereux.
L’Institut suisse de recherche et de technologie Empa examine la truite comme un archétype des dirigeables du futur.

La truite a une faible masse musculaire. Avec son corps en forme de fuseau, il accélère rapidement. Il utilise idéalement les vortex d'écoulement et se déplace avec une résistance minimale. Pour cela, elle plie le corps et frappe la nageoire caudale dans la direction opposée..

Les scientifiques suisses appliquent maintenant ce mouvement à un nouveau type de ballon de direction. Les polymères électroactifs (PAE) fournissent de l'électricité à ce ballon en convertissant l'énergie électrique en mouvement. Ces polymères sont situés à l'endroit où se trouvent les flancs et la queue de la truite et où les muscles contrôlent le mouvement des vagues dans l'eau. Les chercheurs ont ainsi reconnu le problème de l’augmentation de la transformation de l’énergie en mouvement..

Peau de requin pour les combinaisons de plongée

Il y a à peine deux décennies, une surface lisse était considérée comme idéale pour se déplacer sous l'eau. Cependant, les nageurs permanents des océans, requins-marteaux ou requins à point noir, sont couverts d'écailles placoïdes faites du même matériau que les dents de requin..

Leurs écailles sont rainurées et décalées. En conséquence, ils réduisent le frottement entre l'eau et la surface du corps, ce qui permet aux requins d'augmenter leur vitesse. Les pellicules empêchent également les bactéries de se propager.

Les maillots de bain en peau de requin aux Jeux olympiques de 2008 et leurs porteurs ont battu des records.

L'hydrodynamique des requins, par contre, présente toujours un intérêt beaucoup plus grand: il existe déjà des navires avec un revêtement en "peau de requin", qui consomme moins de carburant, et les "avions à requins" sont une question de temps..

Robot skate sur le fond marin

Les raies manta volent sous l'eau. Les zoologistes appellent les ailes des rayons des ailes assez droites, car les poissons bougent avec elles comme des oiseaux qui volent dans les airs.

Les scientifiques se sont demandés comment les raies étaient efficaces pour les rayons, bien que la pression de l'eau soit supérieure à celle de l'air.

Le Rochenkörper résout le problème en s'opposant à la pression: les ailerons de patin ne cèdent pas sous la pression, mais se gonflent contre lui. Le chercheur allemand Leif Knies parle de l'effet des rayons.

Les patins sont des poissons cartilagineux. Ils n'ont pas d'os comme la plupart des poissons, mais leur squelette est constitué de cartilage. Au cours de l'évolution, le corps du serpent s'est affaissé par le haut, ce qui a permis à ses nageoires de s'étendre sur les côtés..

L'artiste bionique berlinois, Rolf Bannasch, a conçu un robot biomimétique basé sur l'archétype des raies manta. Bannasch Tema veut explorer les fonds marins avec le robot skate. Cette machine n'aurait pas d'hélice et ne gênerait donc pas davantage le biotope qu'un poisson en liberté.

Le rayon artificiel pourrait, par exemple, examiner des sous-câbles. Mais l’effet de jet d’aileron peut également s’appliquer dans des domaines complètement différents: Festo AG à Esslingen, près de Stuttgart, a développé un préhenseur bionique inspiré de l’aileron de poisson..

Cette "FinGripper" ressemble à une nageoire caudale et consiste en trois "rayons de la nageoire", alors qu'elle est 90% plus légère qu'une pince similaire en métal.

La voiture de boxfish

Aujourd'hui, les constructeurs automobiles recherchent constamment des moyens de produire des voitures économes en carburant. Premièrement, ces véhicules doivent être légers et, deuxièmement, ils ont une bonne circulation d'air, moins de matière, moins chers, moins de ressources et moins de poids..

Les bioniques ont trouvé ce qu’ils cherchaient dans la mer: le poisson-boîte, résidant dans les récifs coralliens, a une forme étrangement anguleuse qui lui a donné son nom. Avec cette forme, il est extrêmement stable dans l'eau, une armure en os peut résister à la pression de l'eau. Sa forme est exceptionnelle dans le courant. Le coefficient de traînée (valeur cW) est 0.06. Cela réduit la résistance à l'écoulement.

Le réservoir d'os peut être transféré sur le corps d'une voiture. Mais le poisson-boîte ne peut pas être copié directement. Parce qu'une voiture n'est pas seulement beaucoup plus grosse, elle se déplace aussi dans l'air que dans l'eau.

Le résultat fut la voiture bionique Mercedes-Benz. Il combine un volume maximal avec une résistance minimale à l'écoulement. Par les procédures d'optimisation bionique, le poids a été réduit de 30%. Le carburant dans sa classe est 20% inférieur à celui des autres voitures.

Le poisson-coffre tropical était le modèle de la voiture bionique Mercedes-Benz. (Image: airmaria / fotolia.com)

Le calmar - Un rêve pour les soldats

Flecktarn en ocre dans le désert, vert clair et feuillu dans la forêt, gris et blanc dans la neige - le camouflage fait partie de l'artisanat militaire. Les soldats peuvent se déguiser efficacement sur un terrain particulier, mais échouent s’ils changent brusquement d’environnement. Un "guerrier des marais" avec la boue sur le visage et se précipitant sur le casque ressemble à un phare dans la mer de nuit dans le désert de sable.

Un calmar se moquerait probablement du déguisement du soldat s’il en avait conscience, car ce camouflage a l’air bouillant comparé à son changement de couleur de second ordre. Les seiches changent complètement le motif de couleur, soit uniformément, soit avec des taches et des rayures. Ceci est rendu possible par des chromatophores, des poches sous la peau remplies de pigments.

Ces sacs peuvent élargir ou rétracter les animaux en contractant les muscles. Les mollusques fusionnent avec n'importe quel fond et se camouflent parfaitement contre les prédateurs et les proies.

Les scientifiques du Massachusetts ont développé un affichage basé sur ce motif qui crée des images par le biais de variations dans les couches supérieures. Les motifs activent les impulsions électriques - comme pour les calmars, qui détendent leurs muscles, en fonction des signaux électriques qu’ils reçoivent..

Pendant ce temps, les militaires travaillent sur un camouflage pour transférer les propriétés souhaitées du calmar sur la peau du soldat..

Le changement de couleur du calmar a été rendu public alors que Jurassic World 2015 remplissait les salles. Un dinosaure créé artificiellement, Indominus Rex, porte les gènes du calmar et peut donc fusionner avec son environnement, le rendant encore plus meurtrier que Tyrannosaurus Rex..

Bâton comme un gecko

Les geckos sont un grand groupe de lézards qui habitent d'innombrables habitats dans les pays chauds: forêts tropicales humides comme les déserts, montagnes comme les plages, les bennes à ordures en Inde ainsi que les néons des hôtels en Thaïlande..

De nombreux types de geckos ne se contentent pas de monter et de descendre sur des troncs d’arbres, mais également horizontalement et tête en bas sur des vitres en verre, qu’elles soient humides ou sèches. Ils résolvent la responsabilité en quelques microsecondes et appliquent à peine toute force.

Le secret réside dans des millions de poils collants (soies), qui se divisent à leur tour en centaines de feuilles en forme de pique (spatules). Ceux-ci se nichent dans des bosses, qui ne sont reconnaissables que dans la gamme nano. Chaque cheveu n'a que peu de pouvoir adhésif. Des millions de fois c'est gigantesque.

Un groupe de chercheurs dirigé par Stanislav N. Grob a étudié des structures velues, en forme de champignon et en forme de champignon et a développé un film adhésif qui permet de réduire de moitié l'adhérence du gecko sur le verre..

Les "poils de gecko" artificiels sont secs, peuvent être détachés plusieurs fois et adhèrent à tout type de matériau.

Les agences de renseignement américaines travaillent actuellement sur le "Stickybot", un robot gecko qui monte au moins 4 cm par seconde. Le prototype a été développé par l'Université de Stanford.

soie d'araignée

La soie d'araignée excite la bionique comme aucune autre matière: elle est plus flexible que le caoutchouc et plus résistante à la déchirure que l'acier et extrêmement légère. Les cadres et les rayons des toiles d'araignées sont particulièrement robustes, tandis que les fils de la spirale de capture sont extrêmement élastiques..

Environ 20 000 espèces d'araignées construisent des filets de soie pour attraper leurs proies. Notre araignée croisée produit des fils de cadre stables et des spirales de capture élastiques. La soie est une molécule de protéine à longue chaîne avec des parties cristallines qui absorbent la charge de traction et une matrice amorphe qui assure l'élasticité.

En utilisant des méthodes biotechnologiques, on peut produire de la soie d'araignée artificielle. (Image: ansi29 / fotolia.com)

Les araignées produisent les protéines de soie dans une glande araignée de l'abdomen. Vous pouvez également les faire passer par un canal de spin, où ils relarguent les protéines par échange d'ions. Un changement de pH modifie la structure, l'araignée tire alors avec ses pattes arrières, et ainsi des protéines est un fil de soie.

Biotechnology produit des matières premières en soie artificielle et les dirige avec une pompe dans un canal de filage technique où les ions sont échangés et la solution de protéines de soie enrichie. La solution est transformée en train avec un rouleau dans un fil de soie.

La soie d'araignée artificielle se trouve aujourd'hui dans les microcapsules, les filaments, les nanosphères, les hydrogels, les films et les mousses, en médecine et dans l'industrie.

couteau rongeurs

Les couteaux en acier deviennent mats, tôt ou tard les plastiques, le papier ou le bois frottent l'acier. Les couteaux doivent être rectifiés. Dans le cas des machines, cela signifie enlever, affûter, réinstaller et réaligner. C'est agaçant, cela coûte du temps, de l'argent et de l'énergie.

Les rongeurs n'ont pas ce problème. Leurs incisives fonctionnent comme des couteaux, mais pas ennuyeuses. Ils grandissent de plusieurs millimètres chaque semaine et disparaissent sans rétrécir. Au contraire: les rongeurs ont besoin de nourriture dure, sinon les dents deviendront de plus en plus longues. Les dents sont toujours coupantes, ce qui les rend intéressantes pour la bionique.

Les incisives sont composées de dentine molle à l'intérieur et d'émail dur à l'extérieur. Parce que ces deux matériaux s'effacent à des degrés différents, les dents restent acérées, car la dentine molle disparaît et l'émail dur reste.

L'abstraction bionique du principe: Les couteaux à auto-affûtage doivent donc être composés de deux matériaux de dureté différente. Il existe de tels couteaux: leur noyau est en acier, qui s'use plus rapidement que la couche céramique extérieure, et la couche dure reste un tranchant. Ces couteaux durent plus longtemps que les produits commerciaux et ils sont toujours tranchants.

L'ours polaire et la maison des termites

Certains termites utilisent la chaleur du soleil et le métabolisme pour ventiler leurs bâtiments. L'air circule dans un système de tubes vers le haut et sous la surface vers le bas. Ceci est rendu possible par un gradient thermique entre le sommet chaud du bâtiment et les zones souterraines fraîches. Le dioxyde de carbone diffuse à travers le matériau de construction poreux, l'oxygène s'y diffuse.

Avec l'ours polaire, les poils blancs guident la lumière et la chaleur vers la peau sombre. Là, ils sont absorbés. Avec les espaces aériens terminés dans la peau d'ours, l'animal gagne en chaleur.

W. Nachtigall et G. Rummel ont conçu une maison à basse consommation d'énergie en 1996, qui associe la ventilation passive des pores des termites à l'isolation thermique transparente de l'ours polaire. (Dr. Utz Anhalt)

lettres de créance
http://www.bionik-online.de/was-ist-bionik/

http://www.spektrum.de/lexikon/biologie/bionik/8744

Personnes, entreprises et universités qui travaillent avec la bionique (Sélection): 

Groupe de technologie adaptée
Université de technologie de Vienne

Société INPRO d'innovation pour les systèmes de production avancés
dans l'industrie automobile mbH

Institut de technologie de Karlsruhe (KIT)

Musée Otto Lilienthal

Université de Bayreuth, département des biomatériaux