Бионика (от греч. bion - элемент жизни) - это прикладная наука, которая изучает особенности строения и жизнедеятельности живых организмов, чтобы использовать эти принципы для создания технических устройств и систем. Проще говоря, это «инженерный» взгляд на природу, где человек подсматривает готовые решения у растений, животных и насекомых.
Природа в течение миллионов лет эволюции оптимизировала свои «конструкции», поэтому инженеры часто находят в ней подсказки для самых разных задач - от бытовых мелочей до космических технологий. Вот основные примеры по направлениям.
Архитектура и строительство
- Соты пчел: Сотовые панели для строительства домов, плотин и шлюзов. Такая структура прочна во всех направлениях и экономит материал.
- Стебли злаков и берцовая кость: Конструкция Эйфелевой башни и Останкинской телебашни. Эти биологические объекты легкие, но выдерживают огромные нагрузки на сжатие.
.jpeg)
- Птичье яйцо: Железобетонные элеваторы для хранения зерна. Форма яйца позволяет создавать емкости с максимальным объемом при минимальных затратах материала.
.jpeg)
- Раковины моллюсков: Проектирование крыш стадионов, рынков и аэропортов. Их сводчатая форма отличается высокой прочностью.
.jpeg)
Транспорт и авиация
- Форма тела дельфинов и рыб: Обшивка подводных лодок и корпусов кораблей. Специальное покрытие (например, «ламинфло») имитирует кожу дельфина, что снижает турбулентность и увеличивает скорость.
.jpeg)
- Реактивное движение кальмаров: Водометные двигатели для судов и высокоскоростные морские ракеты. Принцип выброса воды под давлением используется для движения.
- Крыло совы: Бесшумный полет самолетов и снижение шума вентиляторов. Особое строение кромки крыла совы гасит завихрения воздуха.
- Крылья стрекозы: Конструкция самолетов для борьбы с флаттером (вибрацией крыльев). Утолщения (птеростигмы) на концах крыльев стрекозы служат естественными гасителями колебаний.
Медицина
- Зубы летучей мыши: Игла-скарификатор. Форма зубов этих животных подсказала конструкцию медицинского инструмента для взятия крови.
.jpeg)
- Строение человеческого глаза: Бионический глаз (имплант сетчатки) для слепых. Протез позволяет различать очертания объектов и контуры лиц .
- Строение уха: Протезы для слуха и «радиозуб» — система, помогающая слышать людям с нарушениями слуха.
Быт и повседневная жизнь
- Плод репейника: Застежка-липучка (Velcro). Крючки на поверхности плода цепляются за ткань, что и натолкнуло инженера на идею застежки.
.jpeg)
- Строение птичьего пера: Застежка-молния. Бородки пера прочно сцепляются друг с другом по тому же принципу, что и зубцы молнии.
.jpeg)
- Коробочка мака: Солонка. Семена мака высыпаются через отверстия в коробочке, как соль из солонки.
.jpeg)
Передовые технологии (из последних исследований)
- Сосновая шишка: Адаптивные материалы. Чешуйки шишки открываются и закрываются в зависимости от влажности. Ученые используют этот принцип для создания материалов, меняющих форму под воздействием среды (например, для мягких роботов-захватов).
- Хеликоидальная структура (как в панцире жука): Легкие и прочные защитные панели. Слои в такой структуре повернуты друг относительно друга, что позволяет эффективно рассеивать энергию удара и взрыва.
Немного истории
Бионика как официальная наука зародилась 13 сентября 1960 года на первом международном симпозиуме в США . Однако люди использовали принципы природы задолго до этого: Леонардо да Винчи изучал полет птиц для создания летательных аппаратов, а арабские врачи еще в древности использовали знания о хрусталике глаза для изготовления линз.
