✖


Jump to content

Биомиметика

картавить
лента-липучка
Крошечные крючки на плодах шиповника (слева) послужили вдохновением для создания ленты -липучки (справа).
Гигантские аксоны длинноперого прибрежного кальмара ( Doryteuthis pealeii ) сыграли решающую роль в понимании учеными потенциала действия . [1]

Биомиметика или биомимикрия — это имитация моделей, систем и элементов природы с целью решения сложных человеческих проблем. [2] [3] [4] Термины «биомиметика» и «биомимикрия» произошли от древнегреческого : βίος ( биос ), жизнь, и μίμησις ( мимесис ), имитация, от μιμεῖσθαι ( мимейстаи ), подражать, от μῖμος ( мимос ), актер. Близкая область — бионика . [5]

Природа прошла эволюцию за 3,8 миллиарда лет с тех пор, как, по оценкам, на Земле появилась жизнь. [6] С использованием широко распространенных материалов были созданы виды с высокими характеристиками. Поверхности твердых тел взаимодействуют с другими поверхностями и окружающей средой и приобретают свойства материалов. Биологические материалы высокоорганизованы от молекулярного до нано-, микро- и макроуровней, часто имеют иерархическую структуру со сложной наноархитектурой, которая в конечном итоге составляет множество различных функциональных элементов. [7] Свойства материалов и поверхностей являются результатом сложного взаимодействия между структурой и морфологией поверхности, а также физическими и химическими свойствами. Многие материалы, поверхности и предметы в целом обеспечивают многофункциональность.

Различные материалы, структуры и устройства были изготовлены для коммерческого интереса инженерами, учеными-материаловедами , химиками и биологами, а также для красоты, структуры и дизайна художниками и архитекторами. Природа решила инженерные проблемы, такие как способность к самовосстановлению, устойчивость к воздействию окружающей среды, гидрофобность , самосборка и использование солнечной энергии . Экономический эффект биоинспирированных материалов и поверхностей значителен и составляет порядка нескольких сотен миллиардов долларов в год во всем мире.

История

[ редактировать ]

Одним из первых примеров биомимикрии было изучение птиц , позволяющих человеку летать . (1452–1519) так и не добился успеха в создании «летающей машины», Хотя Леонардо да Винчи он был внимательным наблюдателем анатомии и полета птиц и сделал множество заметок и зарисовок на основе своих наблюдений, а также эскизов «летающих машин». [8] Братья Райт , которым удалось запустить первый самолет тяжелее воздуха в 1903 году, предположительно черпали вдохновение из наблюдений за голубями в полете. [9]

Проект Леонардо да Винчи летательного аппарата с крыльями, близким к строению крыльев летучей мыши.

В 1950-х годах американский биофизик и эрудит Отто Шмитт разработал концепцию «биомиметики». [10] Во время своей докторской диссертации он разработал триггер Шмитта , изучая нервы кальмаров и пытаясь создать устройство, воспроизводящее биологическую систему распространения нервов . [11] Он продолжал заниматься устройствами, имитирующими естественные системы, и к 1957 году он увидел противоположность стандартному взгляду на биофизику того времени, взгляду, который он стал называть биомиметикой. [10]

Биофизика — это не столько предмет, сколько точка зрения. Это подход к проблемам биологической науки, использующий теорию и технологию физических наук. И наоборот, биофизика также представляет собой подход биологов к проблемам физической науки и техники, хотя этот аспект в значительной степени игнорировался.

- Отто Герберт Шмитт, С признательностью, Жизнь в связях [12]

В 1960 году Джек Э. Стил придумал аналогичный 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 у природы, или которые представляют характеристики природных систем или их аналогов». [5] [13] Во время более поздней встречи в 1963 году Шмитт заявил:

Давайте рассмотрим, что бионика стала означать в практическом плане и что она или какое-то подобное ей слово (я предпочитаю биомиметику) должно означать, чтобы эффективно использовать технические навыки ученых, специализирующихся или, лучше сказать, неспециализирующихся на этой области. область исследования.

- Отто Герберт Шмитт, С признательностью, Жизнь в связях: Отто Герберт Шмитт, 1913–1998 гг.

В 1969 году Шмитт использовал термин «биомиметический» в названии одной из своих статей. [14] и к 1974 году оно вошло в словарь Вебстера . Бионика вошла в тот же словарь ранее в 1960 году как «наука, занимающаяся применением данных о функционировании биологических систем для решения инженерных проблем». «Бионика» приобрела иной смысл, когда Мартин Кэйдин упомянул Джека Стила и его работу в романе «Киборг» , результатом которого позже стал телесериал 1974 года «Человек за шесть миллионов долларов» и его побочные эффекты. Затем термин «бионика» стал ассоциироваться с «использованием искусственных частей тела с электронным управлением» и «увеличением обычных человеческих способностей с помощью таких устройств или как бы с их помощью». [15] Поскольку термин «бионика» подразумевал сверхъестественную силу, научное сообщество в англоязычных странах по большей части отказалось от него. [16]

Термин биомимикрия появился еще в 1982 году. [17] Биомимикрию популяризировала ученая и писательница Джанин Беньюс 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». Бениус предлагает смотреть на природу как на «модель, меру и наставника» и подчеркивает устойчивость как цель биомимикрии. [18]

Один из последних примеров биомимикрии был создан Йоханнесом-Полем Фладерером и Эрнстом Курцманном путем описания «managemANT». [19] Этот термин (сочетание слов «менеджмент» и «муравей») описывает использование поведенческих стратегий муравьев в экономических и управленческих стратегиях. [20] Потенциальные долгосрочные последствия биомимикрии были количественно оценены в отчете Ферманского института бизнеса и экономики за 2013 год, подготовленном по заказу зоопарка Сан-Диего. Результаты продемонстрировали потенциальные экономические и экологические преимущества биомимикрии, которые можно увидеть в подходе «managemANT» Йоханнеса-Поля Фладерера и Эрнста Курцмана. Этот подход использует поведенческие стратегии муравьев в экономических и управленческих стратегиях. [21]

Биотехнологии

[ редактировать ]

Биомиметика в принципе может применяться во многих областях. Из-за разнообразия и сложности биологических систем количество особенностей, которые можно имитировать, велико. Биомиметические приложения находятся на разных стадиях разработки: от технологий, которые могут стать коммерчески пригодными, до прототипов. [4] Закон Мюррея , который в традиционной форме определял оптимальный диаметр кровеносных сосудов, был заново выведен, чтобы предоставить простые уравнения для диаметра трубы или трубки, которые дают минимальную массу инженерной системы. [22]

Передвижение

[ редактировать ]
Обтекаемый дизайн Синкансэн серии 500 (слева) имитирует клюв птицы- зимородка (справа) для улучшения аэродинамики.

крыла самолета Конструкция [23] и техника полета [24] нас вдохновляют птицы и летучие мыши. Аэродинамика была обтекаемой конструкции улучшенного японского высокоскоростного поезда Синкансэн серии 500 смоделирована по образцу клюва птицы зимородка . [25]

К биороботам, основанным на физиологии и методах передвижения животных, относятся BionicKangaroo , который движется как кенгуру, сохраняя энергию от одного прыжка и передавая ее на следующий прыжок; [26] Роботы Kamigami , детская игрушка, имитируют движения таракана, быстро и эффективно бегая по поверхностям внутри и снаружи. [27] и Pleobot, робот, вдохновленный креветками, для изучения метахронного плавания и экологического воздействия этой движущейся походки на окружающую среду. [28]

Биомиметические летающие роботы (BFR)

[ редактировать ]
Машущее крыло BFR в движении

BFR вдохновлены летающими млекопитающими, птицами и насекомыми. BFR могут иметь машущие крылья, создающие подъемную силу и тягу, или приводиться в движение гребным винтом. BFR с машущими крыльями имеют увеличенную эффективность хода, повышенную маневренность и снижение энергопотребления по сравнению с BFR с винтовым приводом. [29] BFR, вдохновленные млекопитающими и птицами, имеют схожие летные характеристики и конструктивные особенности. Например, BFR, вдохновленные как млекопитающими, так и птицами, минимизируют трепетание кромок и скручивание законцовок крыльев, вызванное давлением, за счет увеличения жесткости кромок и законцовок крыла. BFR, вдохновленные млекопитающими и насекомыми, могут быть ударопрочными, что делает их полезными в загроможденных помещениях.

BFR, вдохновленные млекопитающими, обычно черпают вдохновение из летучих мышей, но белка-летяга также послужила вдохновением для создания прототипа. [30] Примеры BFR, вдохновленные летучими мышами, включают Bat Bot. [31] и ДАЛЕР. [32] BFR, вдохновленные млекопитающими, могут быть мультимодальными; следовательно, они способны как к полету, так и к передвижению по земле. Для уменьшения ударной нагрузки при приземлении вдоль крыльев можно установить амортизаторы. [32] В качестве альтернативы, BFR может наклоняться вверх и увеличивать сопротивление, которое он испытывает. [30] Увеличивая силу сопротивления, BFR будет замедляться и минимизировать воздействие при приземлении. Также могут быть реализованы различные модели походки по суше. [30]

Стрекоза вдохновила BFR.

BFR, вдохновленные птицами, могут черпать вдохновение из хищников, чаек и всего, что между ними. BFR, вдохновленные птицами, могут быть оперены, чтобы увеличить дальность угла атаки, на которой прототип может работать до сваливания. [33] Крылья BFR, вдохновленные птицами, допускают деформацию в плоскости, а деформацию крыла в плоскости можно регулировать для максимизации эффективности полета в зависимости от походки. [33] Примером BFR, вдохновленного хищником, является прототип Савастано и др. [34] Прототип имеет полностью деформируемые машущие крылья и способен нести полезную нагрузку до 0,8 кг при параболическом наборе высоты, крутом спуске и быстром восстановлении. Чайка вдохновила прототип Гранта и др. точно имитирует вращение локтя и запястья чаек, и они обнаружили, что подъемная сила максимальна, когда деформации локтя и запястья противоположны, но равны. [35]

BFR, вдохновленные насекомыми, обычно черпают вдохновение из жуков или стрекоз. Примером BFR, вдохновленного жуком, является прототип Фана и Парка. [36] а BFR, вдохновленный стрекозой, является прототипом Ху и др. [37] Частота взмахов BFR, вдохновленных насекомыми, намного выше, чем у других BFR; это связано с аэродинамикой полета насекомых . [38] BFR, вдохновленные насекомыми, намного меньше, чем те, что созданы млекопитающими или птицами, поэтому они больше подходят для плотной среды обитания. Прототип Фана и Пака был вдохновлен жуком-носорогом, поэтому он может успешно продолжать полет даже после столкновения, деформируя задние крылья.

Биомиметическая архитектура

[ редактировать ]

Живые существа в ходе эволюции адаптировались к постоянно меняющейся среде посредством мутаций, рекомбинаций и отбора. [39] 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 выживания на планете Земля. [40] Точно так же биомиметическая архитектура ищет решения для обеспечения устойчивости, присутствующей в природе. Хотя природа служит моделью, существует несколько примеров биомиметической архитектуры, которая стремится быть позитивной к природе. [41]

В 21 веке наблюдается повсеместная трата энергии из-за неэффективных конструкций зданий, а также чрезмерного использования энергии на этапе эксплуатации ее жизненного цикла. [42] Параллельно с этим недавние достижения в технологиях изготовления, компьютерной визуализации и инструментах моделирования открыли новые возможности для имитации природы в различных архитектурных масштабах. [39] В результате произошел быстрый рост разработки инновационных подходов к проектированию и решений для решения энергетических проблем. Биомиметическая архитектура — это один из таких междисциплинарных подходов к устойчивому дизайну , который следует набору принципов, а не стилистическим кодам, выходя за рамки использования природы в качестве вдохновения для эстетических компонентов построенной формы, но вместо этого стремясь использовать природу для решения проблем функционирования здания. и экономия энергии.

Характеристики

[ редактировать ]

Термин «биомиметическая архитектура» относится к изучению и применению принципов строительства, которые встречаются в естественной среде и биологических видах, и преобразуются в разработку устойчивых решений для архитектуры. [39] Биомиметическая архитектура использует природу в качестве модели, меры и наставника для предоставления архитектурных решений в разных масштабах, вдохновленных природными организмами, которые решили аналогичные проблемы в природе. Использование природы в качестве меры относится к использованию экологического стандарта измерения устойчивости и эффективности искусственных инноваций, а термин «наставник» относится к обучению на основе природных принципов и использованию биологии в качестве источника вдохновения. [18]

Биоморфная архитектура, также называемая биодекорацией. [39] с другой стороны, относится к использованию формальных и геометрических элементов, встречающихся в природе, в качестве источника вдохновения для эстетических свойств в спроектированной архитектуре и не обязательно может иметь нефизические или экономические функции. Исторический пример биоморфной архитектуры восходит к египетской, греческой и римской культурам, когда формы деревьев и растений использовались в орнаменте структурных колонн. [43]

Процедуры

[ редактировать ]

В рамках биомиметической архитектуры можно выделить две основные процедуры, а именно: подход «снизу вверх» (биологический импульс) и подход «сверху вниз» (технологический подход). [44] Граница между двумя подходами размыта, возможен переход между ними в зависимости от каждого отдельного случая. Биомиметическая архитектура обычно создается междисциплинарными командами, в которых биологи и другие ученые-естественники работают в сотрудничестве с инженерами, учеными-материаловедами, архитекторами, дизайнерами, математиками и учеными-компьютерщиками.

В подходе «снизу вверх» отправной точкой является новый результат фундаментальных биологических исследований, обещающий биомиметическое внедрение. Например, разработка системы биомиметического материала после количественного анализа механических, физических и химических свойств биологической системы.

При нисходящем подходе биомиметические инновации ищутся для уже существующих разработок, успешно зарекомендовавших себя на рынке. Сотрудничество направлено на улучшение или дальнейшее развитие существующего продукта.

Примеры

[ редактировать ]

Исследователи изучили способность термитов поддерживать практически постоянную температуру и влажность в термитниках в Африке, несмотря на то, что температура наружного воздуха варьируется от 1,5 до 40 °C (от 34,7 до 104,0 °F). Исследователи первоначально отсканировали термитник и создали трехмерные изображения структуры насыпи, которые выявили конструкцию, которая могла повлиять на дизайн зданий, построенных человеком . Eastgate Center — офисный комплекс средней этажности в Хараре , Зимбабве . [45] сохраняет прохладу благодаря архитектуре пассивного охлаждения, которая использует только 10% энергии обычного здания такого же размера.

площади One Монтаж двухслойного фасада Waagner-Biro на в Angel Манчестере . Можно увидеть, как 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 Сапиенца были вдохновлены естественной вентиляцией в термитниках и спроектировали двойной фасад, который значительно сокращает освещенные площади в здании. Ученые имитировали пористую природу стен насыпи, спроектировав фасад с двойными панелями, который смог уменьшить тепло, выделяемое излучением, и увеличить потери тепла за счет конвекции в полости между двумя панелями. Общая охлаждающая нагрузка на энергопотребление здания снизилась на 15%. [46]

Аналогичное вдохновение было почерпнуто из пористых стен термитников для создания естественно вентилируемого фасада с небольшим вентиляционным зазором. Такая конструкция фасада способна создавать потоки воздуха за счет эффекта Вентури и непрерывно циркулировать поднимающийся воздух в вентиляционных щелях. Наблюдалась значительная передача тепла между поверхностью наружной стены здания и обтекающим ее воздухом. [47] Дизайн сочетается с озеленением фасада. Зеленая стена способствует дополнительному естественному охлаждению растений за счет испарения, дыхания и транспирации. Влажный растительный субстрат дополнительно поддерживает охлаждающий эффект. [48]

Сепиолит в твердой форме

Ученым из Шанхайского университета удалось воспроизвести сложную микроструктуру глиняной сети трубопроводов в кургане, чтобы имитировать превосходный контроль влажности в курганах. Они предложили пористый материал 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 свойства адсорбции-десорбции водяного пара Bio-HCM. Предлагаемый био-ГКМ имеет режим межволоконных мезопор, который действует как мини-резервуар. С помощью компьютерного моделирования прочность предложенного материала на изгиб была оценена в 10,3 МПа. [49] [50]

В области структурного проектирования Швейцарский федеральный технологический институт ( EPFL ) включил биомиметические характеристики в адаптивный развертываемый мост «тенсегрити». Мост может осуществлять самодиагностику и саморемонт. [51] Расположение листьев на растении было адаптировано для лучшего сбора солнечной энергии. [52]

Анализ упругой деформации, происходящей, когда опылитель приземляется на чашеобразную часть цветка Strelitzia reginae (известного как цветок райской птицы ), вдохновил архитекторов и ученых из Университета Фрайбурга и Университета Штутгарта на создание бесшарнирного затенения. системы, способные реагировать на окружающую среду. Эти биопродукты продаются под названием Flectofin. [53] [54]

Другие бесшарнирные биоинспирационные системы включают Flectofold. [55] Флектофолд был создан на основе системы ловушек, разработанной хищным растением Aldrovanda vesiculosa .

Конструкционные материалы

[ редактировать ]

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

Такие материалы необходимо будет производить в объемные материалы сложной формы в больших объемах и с низкой стоимостью, и они будут использоваться в различных областях, таких как строительство, транспорт, хранение и преобразование энергии. [56] В классической задаче проектирования прочность и ударная вязкость, скорее всего, будут взаимоисключающими, т. е. прочные материалы являются хрупкими, а прочные материалы — слабыми. Однако природные материалы со сложными иерархическими градиентами материалов, простирающимися от нано- до макромасштабов, являются одновременно прочными и прочными. Как правило, в большинстве натуральных материалов используется ограниченное количество химических компонентов, но сложная структура материала, которая обеспечивает исключительные механические свойства. Понимание разнообразия и многофункциональности биологических материалов и открытие подходов к репликации таких структур приведут к созданию передовых и более эффективных технологий. Кости , перламутр (раковина морского ушка), зубы, дактильные булавы ротоногих креветок и бамбук — отличные примеры материалов, устойчивых к повреждениям. [57] Исключительная устойчивость костей к переломам обусловлена ​​сложными механизмами деформации и упрочнения, которые действуют на различных масштабах: от наноразмерной структуры белковых молекул до макроскопического физиологического масштаба. [58]

Электронно-микроскопическое изображение изломанной поверхности перламутра.

Перламутр обладает схожими механическими свойствами, однако имеет более простую структуру. Перламутр имеет структуру, подобную кирпичу и раствору, с толстым минеральным слоем (0,2–0,9 мкм) из плотно упакованных структур арагонита и тонкой органической матрицей (~ 20 нм). [59] Хотя тонкие пленки и образцы микрометрового размера, имитирующие эти структуры, уже производятся, успешное производство объемных биомиметических конструкционных материалов еще только предстоит реализовать. Однако для производства материалов, подобных перламутру, были предложены многочисленные методы обработки. [57] Клетки дорожного покрытия , эпидермальные клетки на поверхности листьев и лепестков растений, часто образуют волнистые переплетающиеся узоры, напоминающие кусочки мозаики, и, как показано, повышают прочность листьев на излом, что является ключом к выживанию растений. [60] с лазерной гравировкой Было также продемонстрировано, что их рисунок, воспроизведенный на образцах полиметилметакрилата , приводит к увеличению вязкости разрушения. Предполагается, что расположение и рисунок клеток играют роль в управлении распространением трещин в тканях. [60]

Биоморфная минерализация — это метод, позволяющий производить материалы с морфологией и структурой, напоминающими естественные живые организмы, с использованием биоструктур в качестве шаблонов для минерализации. По сравнению с другими методами производства материалов биоморфная минерализация проста, экологически безопасна и экономична. [61]

Литье замораживанием (ледяной шаблон), недорогой метод имитации природных слоистых структур, был использован исследователями из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли для создания слоистых композитов оксид алюминия-Al-Si и IT HAP-эпоксидной смолы, которые соответствуют механическим свойствам кости с эквивалентным минералом. /органический контент. [62] Различные дальнейшие исследования [63] [64] [65] [66] также использовали аналогичные методы для производства высокопрочных и высокопрочных композитов, включающих множество составляющих фаз.

Недавние исследования продемонстрировали создание связных и самоподдерживающихся макроскопических тканевых конструкций, имитирующих живые ткани , путем печати десятков тысяч гетерологичных пиколитровых капель в программно определяемой трехмерной геометрии миллиметрового масштаба. [67] Также предпринимаются усилия по имитации дизайна перламутра в искусственных композиционных материалах с использованием моделирования плавленого осаждения. [68] и геликоидальные структуры клубов ротоногих при изготовлении высокоэффективных композитов углеродное волокно -эпоксидная смола. [69]

Различные признанные и новые технологии аддитивного производства, такие как печать PolyJet, прямое письмо чернилами, 3D-магнитная печать, 3D-печать с использованием нескольких материалов с помощью магнита и шликерное литье с помощью магнита , также использовались для имитации сложной микромасштабной архитектуры природных материалов и обеспечения огромных возможностей. для будущих исследований. [70] [71] [72]

Паучий шелк более прочный, чем кевлар , используемый в бронежилетах . [73] Инженеры в принципе могли бы использовать такой материал, если бы его можно было модернизировать, чтобы он имел достаточно длительный срок службы, для парашютных строп, тросов подвесных мостов, искусственных связок для медицины и других целей. [18] Самозатачивающиеся зубы многих животных были скопированы для изготовления более совершенных режущих инструментов. [74]

Также была реализована новая керамика, демонстрирующая гигантский электретный гистерезис. [75]

Нейронные компьютеры

[ редактировать ]

Нейроморфные компьютеры и датчики — это электрические устройства, которые копируют структуру и функции биологических нейронов для вычислений. Одним из примеров этого является камера событий , в которой толькопиксели, которые получают новый сигнал, обновляются до нового состояния. Все остальные пиксели не обновляются до тех пор, пока не будет получен сигнал. [76]

Самовосстанавливающиеся материалы

[ редактировать ]

В некоторых биологических системах самовосстановление происходит за счет выброса химических веществ в месте перелома, которые инициируют системный ответ на транспортировку восстанавливающих агентов к месту перелома. Это способствует автономному заживлению. [77] Чтобы продемонстрировать использование микрососудистых сетей для автономного заживления, исследователи разработали архитектуру микрососудистого покрытия и подложки, имитирующую человеческую кожу. [78] Были разработаны биологические самовосстанавливающиеся структурные цветные гидрогели, которые сохраняют стабильность инверсной опаловой структуры и получаемых в результате структурных цветов. [79] Самовосстанавливающаяся мембрана, вдохновленная быстрыми процессами самоуплотнения в растениях, была разработана для надувных легких конструкций, таких как резиновые лодки или конструкции Tensairity. Исследователи нанесли на внутреннюю часть тканевой подложки тонкое мягкое покрытие из ячеистого пенополиуретана, которое закрывает трещину, если мембрану проткнуть шипом. [80] самовосстанавливающиеся материалы , полимеры и композиционные материалы, способные заделывать трещины. На основе биологических материалов созданы [81]

Свойства самовосстановления также могут быть достигнуты за счет разрыва и реформирования водородных связей при циклическом напряжении материала. [82]

Поверхности

[ редактировать ]

Поверхности , воссоздающие свойства кожи акулы , призваны обеспечить более эффективное передвижение в воде. Были предприняты усилия по созданию ткани, имитирующей кожу акулы. [22] [83]

Биомиметика поверхностного натяжения исследуется для таких технологий, как гидрофобные или гидрофильные покрытия и микроактюаторы. [84] [85] [86] [87] [88]

Адгезия

[ редактировать ]

Влажная адгезия

[ редактировать ]

Некоторые земноводные, такие как древесные и речные лягушки и древесные саламандры , способны прикрепляться к влажной или даже затопленной среде и передвигаться по ней, не падая. У этого вида организмов подушечки пальцев ног постоянно смачиваются слизью, выделяемой железами, открывающимися в каналы между клетками эпидермиса. Они прикрепляются к сопрягаемым поверхностям за счет влажной адгезии и способны лазить по мокрым камням, даже когда по поверхности течет вода. [4] Протекторы шин также были вдохновлены подушечками пальцев древесных лягушек . [89] Было замечено, что 3D-печатные модели иерархической поверхности, вдохновленные дизайном подушечек пальцев деревьев и лягушек, обеспечивают лучшее сцепление с мокрой дорогой, чем шины традиционной конструкции. [90]

Морские мидии могут легко и эффективно прилипать к поверхности под водой в суровых условиях океана. Мидии используют прочные нити, чтобы прилипать к камням в приливных зонах омываемых волнами пляжей, предотвращая их унос сильными морскими течениями. Белки ног мидий прикрепляют нити к камням, лодкам и практически к любой поверхности в природе, включая других мидий. Эти белки содержат смесь аминокислотных остатков, адаптированную специально для адгезионных целей. Исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре позаимствовали и упростили химические процессы, которые использует ножка мидии, чтобы преодолеть инженерную проблему влажной адгезии и создать сополиамфолиты. [91] и однокомпонентные клеевые системы [92] с потенциалом для использования в протоколах нанопроизводства . Другие исследования предложили использовать клей из мидий .

Сухая адгезия

[ редактировать ]

Подушечки для крепления ног некоторых животных, включая 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 потолку. Системы прикрепления у этих организмов имеют сходные структуры на конечных элементах контакта, известных как щетинки . Такие биологические примеры вдохновили на создание альпинистских роботов. [ нужна ссылка ] ботинки и скотч. [93] Синтетические щетинки также были разработаны для производства сухих клеев.

Жидкостные репелленты

[ редактировать ]

Суперликвифобность относится к замечательному свойству поверхности, при котором твердая поверхность проявляет крайнее неприятие жидкостей, в результате чего капли скатываются в шарики и скатываются почти мгновенно при контакте. Такое поведение возникает из-за сложных текстур поверхности и взаимодействий на наноуровне, которые эффективно предотвращают смачивание или прилипание жидкостей к поверхности. Термин «суперликвифобный» происходит от слова « супергидрофобный », что означает поверхности, обладающие высокой устойчивостью к воде. Суперликвифобные поверхности выходят за рамки водоотталкивающих свойств и обладают отталкивающими свойствами по отношению к широкому спектру жидкостей, в том числе с очень низким поверхностным натяжением или содержащими поверхностно-активные вещества. [2] [94]

Суперликвифобность, замечательное явление, возникает, когда твердая поверхность обладает незначительной шероховатостью, образуя границы раздела с каплями за счет смачивания при изменении углов контакта. Такое поведение зависит от коэффициента шероховатости (R f ), определяющего соотношение площади твердого тела и жидкости к ее проекции, влияющего на углы контакта. На шероховатых поверхностях несмачивающие жидкости образуют сложные границы раздела твердое тело-жидкость-воздух, углы контакта которых определяются распределением влажных участков и зон с воздушными карманами. Достижение суперликвифобности предполагает увеличение фракционной плоской геометрической площади (f LA ) и R f , что приводит к получению поверхностей, активно отталкивающих жидкости. [95] [96]

Вдохновение для создания таких поверхностей черпает изобретательность природы, ярко иллюстрируемая знаменитым « эффектом лотоса ». Листья водоотталкивающих растений, таких как лотос, имеют присущую им иерархическую структуру, состоящую из наноразмерных образований, покрытых воском. [97] [98] Эти структуры приводят к супергидрофобности, когда капли воды садятся на захваченные пузырьки воздуха, что приводит к высоким углам смачивания и минимальному гистерезису угла смачивания. Этот естественный пример служит основой для разработки суперликифобных поверхностей, основанных на возвратной геометрии, которая может отталкивать жидкости с низким поверхностным натяжением и достигать почти нулевых углов контакта. [99]

Создание суперликвифобных поверхностей включает в себя сочетание возвратной геометрии с материалами с низкой поверхностной энергией, такими как фторированные вещества. Эта геометрия включает выступы, которые расширяются под поверхностью, обеспечивая отталкивание даже при минимальных углах контакта. Исследователи успешно создали различные возвращающиеся геометрии, открывая путь для практического применения в различных областях. Эти поверхности находят применение в целях самоочистки, защиты от обледенения, запотевания, предотвращения обрастания и т. д., представляя инновационные решения проблем биомедицины, опреснения и преобразования энергии.

По сути, суперликвидофобность, вдохновленная природными моделями, такими как лист лотоса, использует повторяющуюся геометрию и свойства поверхности для создания границ раздела, которые активно отталкивают жидкости. Эти поверхности имеют огромные перспективы для широкого спектра применений, обещая повышенную функциональность и производительность в различных технологических и промышленных контекстах.

Оптика

[ редактировать ]
Дополнительная информация: Структурная окраска , Закономерности в природе и Био-фотоника.

Биомиметические материалы привлекают все большее внимание в области оптики и фотоники . До сих пор мало известных биоинспирированных или биомиметических продуктов, использующих фотонные свойства растений или животных. Однако понимание того, как природа создала такие оптические материалы из биологических ресурсов, является текущей областью исследований.

Макроскопическое изображение пленки суспензии нанокристаллов целлюлозы, нанесенной на чашку Петри (диаметр: 3,5 см)

Вдохновение от фруктов и растений

[ редактировать ]

Одним из источников биомиметического вдохновения являются растения . Растения оказались концептуальными поколениями для следующих функций: ре(действие)-связь, самость (адаптируемость), самовосстановление и энергетическая автономия. Поскольку у растений нет централизованного органа принятия решений (т.е. мозга), большинство растений имеют децентрализованную автономную систему в различных органах и тканях растения. Поэтому они реагируют на множество раздражителей, таких как свет, тепло и влажность. [100]

Одним из примеров является хищный вид растений Dionaea muscipula (Венерина мухоловка). В течение последних 25 лет в центре внимания были исследования принципов движения установки для создания AVFT (искусственных роботов-венеринских мухоловок). Благодаря движению во время захвата добычи растение вдохновило системы мягких роботизированных движений. Быстрое щелкающее (в течение 100–300 мс) движение закрытия ловушки инициируется, когда добыча за определенное время (дважды за 20 с) задевает волоски растения. Существуют системы AVFT, в которых движения закрытия ловушки приводятся в действие за счет магнетизма, электричества, сжатого воздуха и изменений температуры. [100]

Еще одним примером имитации растения является Pollia sensata , также известная как мраморная ягода. Хиральная самосборка целлюлозы, вдохновленная ягодой Pollia condensata, была использована для создания оптически активных пленок. [101] [102] Такие пленки изготавливаются из целлюлозы, которая представляет собой биоразлагаемый ресурс биологического происхождения, получаемый из древесины или хлопка. Структурные цвета потенциально могут быть вечными и иметь более яркий цвет, чем те, которые получаются в результате химического поглощения света. Поллия конденсата — не единственный фрукт, имеющий кожицу структурного цвета; переливчатость также встречается в ягодах других видов, таких как Margaritaria nobilis . [103] Эти плоды имеют переливающиеся цвета в сине-зеленой области видимого спектра, что придает плодам сильный металлический и блестящий внешний вид. [104] плода Структурные цвета возникают в результате организации целлюлозных цепей в эпикарпии , части кожуры плода. [104] Каждая клетка эпикарпия состоит из многослойной оболочки, которая ведет себя как отражатель Брэгга . Однако свет, отражающийся от кожуры этих фруктов, не поляризован в отличие от света, исходящего от искусственных копий, полученных в результате самосборки нанокристаллов целлюлозы в геликоиды, которые отражают только левосторонний циркулярно поляризованный свет . [105]

Плоды Elaeocarpus angustifolius также имеют структурный цвет, который возникает из-за присутствия специализированных клеток, называемых иридосомами, которые имеют слоистую структуру. [104] Подобные иридосомы обнаружены и в плодах Delarbrea michieana . [104]

У растений многослойные структуры можно обнаружить либо на поверхности листьев (поверх эпидермиса), как, например, у Selaginella willdenowii. [104] или внутри специализированных внутриклеточных органелл , так называемых иридопластов, которые располагаются внутри клеток верхнего эпидермиса. [104] Например, у растений тропических лесов Begonia pavonina иридопласты расположены внутри клеток эпидермиса. [104]

Структурные цвета также были обнаружены у некоторых водорослей, например, у красной водоросли Chondrus Crispus (Ирландский мох). [106]

Вдохновение от животных

[ редактировать ]
Бабочка Морфо.
Яркий синий цвет бабочки Морфо , обусловленный структурной окраской, был имитирован с помощью различных технологий.

Структурная окраска дает радужные цвета мыльных пузырей , крыльев бабочек и многих чешуек жуков. [107] [108] Фазовое разделение использовалось для изготовления ультрабелых рассеивающих мембран из полиметилметакрилата , имитирующих жука Cyphochilus . [109] Светодиодные фонари могут быть спроектированы так, чтобы имитировать узоры чешуек на брюшках светлячков , повышая их эффективность. [110]

Крылья бабочки Морфо структурно окрашены в яркий синий цвет, который не меняется в зависимости от угла. [111] Этот эффект можно имитировать с помощью различных технологий. [112] Lotus Cars утверждает, что разработала краску, имитирующую Morpho . структурный синий цвет бабочки [113] В 2007 году Qualcomm коммерциализировала технологию отображения интерферометрического модулятора «Mirasol», использующую морфоподобную оптическую интерференцию. [114] В 2010 году портниха Донна Сгро сшила платье из Teijin Fibers от Morphotex , неокрашенной ткани, сотканной из структурно окрашенных волокон, имитирующей микроструктуру Morpho . чешуек крыльев бабочки [115] [116] [117] [118] [119]

В покрытии SubWavelength компании Canon Inc. используются клиновидные структуры размером с длину волны видимого света. Клиновидные структуры вызывают постоянное изменение показателя преломления по мере прохождения света через покрытие, что значительно уменьшает блики линзы . Это имитирует строение глаза мотылька. [120] [121] Известные деятели, такие как братья Райт и Леонардо да Винчи, пытались воспроизвести полет, наблюдаемый у птиц. [122] Стремясь снизить авиационный шум, исследователи обратились к переднему краю перьев совы, которые имеют множество небольших плавников или стержней, приспособленных для рассеивания аэродинамического давления и обеспечения почти бесшумного полета птицы. [123]

Сельскохозяйственные системы

[ редактировать ]

Комплексный плановый выпас с использованием ограждений и/или пастухов направлен на восстановление пастбищ путем тщательного планирования перемещений больших стад скота, чтобы имитировать огромные стада, встречающиеся в природе. Природная система, которая имитируется и используется в качестве шаблона, представляет собой выпас животных, сконцентрированных стайными хищниками, которые должны двигаться дальше после еды, вытаптывания и унавождения территории и возвращаться только после того, как она полностью восстановится. Ее основатель Аллан Сэвори и некоторые другие заявляли о потенциальном потенциале в строительстве почвы. [124] увеличение биоразнообразия и обращение вспять опустынивания . [125] Однако многие исследователи оспаривают утверждение Сэвори. Исследования часто показывают, что этот метод увеличивает опустынивание, а не уменьшает его. [126] [127]

Другое использование

[ редактировать ]

Некоторые системы кондиционирования воздуха используют биомимикрию в своих вентиляторах для увеличения воздушного потока при одновременном снижении энергопотребления. [128] [129]

Такие технологи, как Джас Джол, предположили, что функциональность вакуольных клеток можно использовать для разработки легко адаптируемых систем безопасности. [130] «Функциональность вакуоли, биологической структуры, которая охраняет и способствует росту, подчеркивает ценность адаптивности как руководящего принципа безопасности». Функции и значение вакуолей носят фрактальный характер, органелла не имеет базовой формы и размера; его структура варьируется в зависимости от потребностей клетки. Вакуоли не только изолируют угрозы, сдерживают все необходимое, вывозят отходы, поддерживают давление — они также помогают клеткам масштабироваться и расти. Джол утверждает, что эти функции необходимы для разработки любой системы безопасности. [130] В Синкансене серии 500 использовалась биомимикрия для снижения энергопотребления и уровня шума, одновременно повышая комфорт пассажиров. [131] Что касается космических путешествий, НАСА и другие фирмы стремились разработать космические дроны роевого типа, вдохновленные моделями поведения пчел, а также наземные дроны-осьминоги, созданные по образцу пустынных пауков. [132]

Другие технологии

[ редактировать ]

Сворачивание белка использовалось для контроля образования материала для самоорганизующихся функциональных наноструктур . [133] Мех белого медведя вдохновил на создание термоколлекторов и одежды. [134] Светопреломляющие свойства глаза мотылька были изучены с целью уменьшения отражательной способности солнечных панелей. [135]

Электронная микрофотография частиц ВТМ стержнеобразной формы.
Сканирующая электронная микрофотография палочковидной формы. вируса табачной мозаики частиц

вдохновил Мощный репеллентный спрей жука-бомбардира шведскую компанию на разработку технологии распыления «микротуман», которая, как утверждается, оказывает низкое воздействие углерода (по сравнению с аэрозольными спреями). Жук смешивает химикаты и распыляет их через управляемую насадку на конце брюшка, жаля и сбивая жертву с толку. [136]

Большинство вирусов имеют внешнюю капсулу диаметром от 20 до 300 нм. Вирусные капсулы чрезвычайно прочны и способны выдерживать температуры до 60 °C; они стабильны в диапазоне pH 2–10. [61] Вирусные капсулы можно использовать для создания компонентов наноустройств, таких как нанопроволоки, нанотрубки и квантовые точки. Трубчатые вирусные частицы, такие как вирус табачной мозаики (ВТМ), можно использовать в качестве шаблонов для создания нановолокон и нанотрубок, поскольку как внутренний, так и внешний слои вируса представляют собой заряженные поверхности, которые могут индуцировать зародышеобразование роста кристаллов. Это было продемонстрировано на примере производства платиновых и золотых нанотрубок с использованием ТМВ в качестве матрицы. [137] Было показано, что минерализованные вирусные частицы выдерживают различные значения pH за счет минерализации вирусов различными материалами, такими как кремний, PbS и CdS, и поэтому могут служить полезными носителями материала. [138] Сферический вирус растений, называемый вирусом хлоротичной пятнистости вигны (CCMV), обладает интересными свойствами расширяться при воздействии среды 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 можно использовать в биоморфной минерализации для избирательного поглощения и отложения минералов путем контроля pH раствора. Возможные применения включают использование вирусной клетки для производства полупроводниковых наночастиц с квантовыми точками однородной формы и размера посредством серии промывок pH. Это альтернатива методу апоферритиновых клеток, используемому в настоящее время для синтеза однородных наночастиц CdSe. [139] Такие материалы также можно использовать для адресной доставки лекарств, поскольку частицы высвобождают содержимое при воздействии определенных уровней pH.

См. также

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Дженнифер Л. Хеллиер, изд. (2015). Мозг, нервная система и их заболевания . Санта-Барбара, Калифорния. ISBN  978-1-61069-337-0 . ОСЛК   880809097 . {{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
  2. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б «Биомиметика» . СпрингерЛинк .
  3. ^ Винсент, Джулиан Ф.В.; и др. (22 августа 2006 г.). «Биомиметика: ее практика и теория» . Журнал интерфейса Королевского общества . 3 (9): 471–482. дои : 10.1098/rsif.2006.0127 . ПМЦ   1664643 . ПМИД   16849244 .
  4. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с Бхушан, Бхарат (15 марта 2009 г.). «Биомиметика: уроки природы-обзор». Философские труды Королевского общества A: Математические, физические и технические науки . 367 (1893): 1445–1486. Бибкод : 2009RSPTA.367.1445B . дои : 10.1098/rsta.2009.0011 . ПМИД   19324719 . S2CID   25035953 .
  5. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Мэри Маккарти. «Жизнь основателя бионики – прекрасное приключение» . Дейтон Дейли Ньюс , 29 января 2009 г.
  6. ^ Гордон, Дж. Э. Новая наука о прочных материалах, или Почему вы не проваливаетесь сквозь пол (2-е изд.). Лондон, Великобритания: Пеликан – Пингвин.
  7. ^ Альбертс, Б; Джонсон, А.; Льюис, Дж.; Рафф, М.; Робертс, К.; Уолтер, П. (2008). Молекулярная биология клетки . Нью-Йорк: Garland Science.
  8. ^ Ромей, Франческа (2008). Леонардо да Винчи . Оливер Пресс. п. 56. ИСБН  978-1-934545-00-3 .
  9. ^ Сравните: Ховард, Фред (1998). Уилбур и Орвилл: Биография братьев Райт . Публикации Добера. п. 33. ISBN  978-0-486-40297-0 . По словам Уилбура, он и его брат однажды открыли для птиц метод бокового управления, наблюдая за полетом голубей. [...] «Хотя мы внимательно наблюдали за полетом птиц в надежде чему-то научиться у них, — писал [Орвилл] в 1941 году, — я не могу вспомнить ничего, что было бы впервые изучено таким образом».
  10. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Винсент, Джулиан Ф.В.; Богатырева Ольга Александровна; Богатырев Николай Р.; Бойер, Адриан; Паль, Аня-Карина (21 августа 2006 г.). «Биомиметика: ее практика и теория» . Журнал интерфейса Королевского общества . 3 (9): 471–482. дои : 10.1098/rsif.2006.0127 . ПМЦ   1664643 . ПМИД   16849244 .
  11. ^ «Отто Х. Шмитт, Комо Люди прошлого» . Конни Салливан, Статья по истории Комо. Архивировано из оригинала 7 октября 2013 г. Проверено 25 сентября 2012 г. Он разработал триггер, изучая нервы кальмаров и пытаясь создать устройство, воспроизводящее естественную систему, с помощью которой распространяются нервы кальмаров.
  12. ^ С признательностью, жизнь в связях : Отто Герберт Шмитт, 1913–1998
  13. ^ Винсент, Джулиан Ф.В. (ноябрь 2009 г.). «Биомиметика — обзор». Труды Института инженеров-механиков, Часть H: Журнал инженерии в медицине . 223 (8): 919–939. дои : 10.1243/09544119JEIM561 . ПМИД   20092091 . S2CID   21895651 .
  14. ^ Шмитт О. Третий межд. Биофизический конгресс. 1969. Некоторые интересные и полезные биомиметические преобразования. п. 297.
  15. ^ Соунс, Кэтрин; Хокер, Сара (2008). Компактный Оксфордский словарь английского языка . Издательство Оксфордского университета. ISBN  978-0-19-953296-4 .
  16. ^ Винсент, JFV (2009). «Биомиметика — обзор». Труды Института инженеров-механиков, Часть H: Журнал инженерии в медицине . 223 (8): 919–939. дои : 10.1243/09544119JEIM561 . ПМИД   20092091 . S2CID   21895651 .
  17. ^ Меррилл, Конни Ланге (1982). Биомимикрия дикислородного активного центра в медных белках гемоцианине и цитохромоксидазе (кандидатская диссертация). Университет Райса. hdl : 1911/15707 .
  18. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с Бенюс, Джанин (1997). Биомимикрия: инновации, вдохновленные природой . Нью-Йорк, США: Уильям Морроу и компания . ISBN  978-0-688-16099-9 .
  19. ^ Курцманн, Эрнст; Фладерер, Йоханнес-Поль (2017). УПРАВЛЕНИЕ Чему специалисты и менеджеры могут научиться у муравьев (1-е изд.). Общая книга Франкфурта. ISBN  9783956012082 .
  20. ^ Фладерер, Йоханнес-Поль; Курцманн, Эрнст (ноябрь 2019 г.). МУДРОСТЬ МНОГИХ: как создать самоорганизацию и как использовать коллективный... разум в компаниях и в обществе из маны . КНИГИ ПО ЗАПРОСУ. ISBN  9783750422421 .
  21. ^ Кеннеди, Эмили (2017). «Биомимикрия: дизайн по аналогии с биологией» . Управление исследовательскими технологиями . 60 (6): 51–56. дои : 10.1080/08956308.2017.1373052 .
  22. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Уильямс, Хьюго Р.; Траск, Ричард С.; Уивер, Пол М.; Бонд, Ян П. (2008). «Минимально массовые сосудистые сети в многофункциональных материалах» . Журнал интерфейса Королевского общества . 5 (18): 55–65. дои : 10.1098/rsif.2007.1022 . ПМК   2605499 . ПМИД   17426011 .
  23. ^ Инженер (31 марта 2017 г.). «Эволюция авиационного крыла» . Проверено 10 декабря 2018 г.
  24. ^ «Дрон на ногах может сидеть, наблюдать и ходить, как птица» . Тех . Новый учёный. 27 января 2014 года . Проверено 17 июля 2014 г.
  25. ^ «Как зимородок помог изменить сверхскоростной поезд Японии» . Би-би-си . 26 марта 2019 года . Проверено 20 июня 2020 г.
  26. ^ Акерман, Эван (2 апреля 2014 г.). « Новый робот Festo — прыгающий бионический кенгуру » . Spectrum.ieee.org . IEEE-спектр . Проверено 17 апреля 2014 г.
  27. ^ «Изюминка робототехники: робототехника, вдохновленная тараканами Камигами» . КРА . 18 июля 2016 г. Проверено 16 мая 2017 г.
  28. ^ Оливейра Сантос, Сара; Так, Нильс; Су, Юньсин; Куэнка-Хименес, Франциско; Моралес-Лопес, Оскар; Гомес-Вальдес, П. Антонио; М. Вильгельмус, Моника (13 июня 2023 г.). «Плеобот: модульное роботизированное решение для метахронного плавания» . Научные отчеты . 13 (1): 9574. arXiv : 2303.00805 . Бибкод : 2023NatSR..13.9574O . дои : 10.1038/s41598-023-36185-2 . ПМЦ   10264458 . ПМИД   37311777 . S2CID   257280019 .
  29. ^ Чжан, Цзюнь; Чжао, Нин; Цюй, Фейян (15 ноября 2022 г.). «Биологические роботы с машущими крыльями и складными или деформируемыми крыльями: обзор». Биоинспирация и биомиметика . 18 (1): 011002. doi : 10.1088/1748-3190/ac9ef5 . ISSN   1748-3182 . ПМИД   36317380 . S2CID   253246037 .
  30. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с Шин, Вон Дон; Пак, Джеджун; Пак, Хэ Вон (01 сентября 2019 г.). «Разработка и эксперименты биоробота с многорежимным воздушным и наземным передвижением» . Биоинспирация и биомиметика . 14 (5): 056009. Бибкод : 2019BiBi...14e6009S . дои : 10.1088/1748-3190/ab2ab7 . ISSN   1748-3182 . ПМИД   31212268 . S2CID   195066183 .
  31. ^ Рамезани, Алиреза; Ши, Сичэнь; Чунг, Сун-Джо; Хатчинсон, Сет (май 2016 г.). «Бэт-бот (B2), биологический летательный аппарат» . Международная конференция IEEE по робототехнике и автоматизации (ICRA) , 2016 г. Стокгольм, Швеция: IEEE. стр. 3219–3226. дои : 10.1109/ICRA.2016.7487491 . ISBN  978-1-4673-8026-3 . S2CID   8581750 .
  32. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Далер, Людовик; Минчев, Стефано; Стефанини, Чезаре; Флореано, Дарио (19 января 2015 г.). «Биологический мультимодальный летающий и шагающий робот» . Биоинспирация и биомиметика . 10 (1): 016005. Бибкод : 2015BiBi...10a6005D . дои : 10.1088/1748-3190/10/1/016005 . ISSN   1748-3190 . ПМИД   25599118 . S2CID   11132948 .
  33. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Килиан, Лукас; Шахид, Фарзин; Чжао, Цзин-Шань; Найери, Кристиан Навид (01 июля 2022 г.). «Биоинспирированные трансформирующиеся крылья: механический дизайн и эксперименты в аэродинамической трубе». Биоинспирация и биомиметика . 17 (4): 046019. Бибкод : 2022BiBi...17d6019K . дои : 10.1088/1748-3190/ac72e1 . ISSN   1748-3182 . ПМИД   35609562 . S2CID   249045806 .
  34. ^ Савастано, Э.; Перес-Санчес, В.; Арру, Британская Колумбия; Оллеро, А. (июль 2022 г.). «Высокопроизводительное трансформируемое крыло для крупномасштабных био-беспилотных летательных аппаратов» . Письма IEEE по робототехнике и автоматизации . 7 (3): 8076–8083. дои : 10.1109/LRA.2022.3185389 . ISSN   2377-3766 . S2CID   250008824 .
  35. ^ Грант, Дэниел Т.; Абдулрахим, Муджахид; Линд, Рик (июнь 2010 г.). «Динамика полета трансформируемого самолета с использованием независимой многошарнирной стреловидности крыла» . Международный журнал микровоздушных транспортных средств . 2 (2): 91–106. дои : 10.1260/1756-8293.2.2.91 . ISSN   1756-8293 . S2CID   110577545 .
  36. ^ Фан, Хоанг Ву; Пак, Хун Чхоль (04 декабря 2020 г.). «Механизмы восстановления после столкновения у летающих жуков и роботов с машущими крыльями» . Наука . 370 (6521): 1214–1219. Бибкод : 2020Sci...370.1214P . дои : 10.1126/science.abd3285 . ISSN   0036-8075 . ПМИД   33273101 . S2CID   227257247 .
  37. ^ Ху, Чжэн; МакКоли, Раймонд; Шеффер, Стив; Дэн, Синьян (май 2009 г.). «Аэродинамика полета стрекозы и робототехника» . 2009 Международная конференция IEEE по робототехнике и автоматизации . стр. 3061–3066. дои : 10.1109/РОБОТ.2009.5152760 . ISBN  978-1-4244-2788-8 . S2CID   12291429 .
  38. ^ Балта, Микель; Деб, Дипан; Таха, Хайтем Э (26 октября 2021 г.). «Визуализация потока и измерение силы эффекта хлопка в био-летающих роботах». Биоинспирация и биомиметика . 16 (6): 066020. Бибкод : 2021BiBi...16f6020B . дои : 10.1088/1748-3190/ac2b00 . ISSN   1748-3182 . ПМИД   34584023 . S2CID   238217893 .
  39. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д Книпперс, Ян; Никель, Клаус Г.; Спек, Томас, ред. (2016). Биомиметические исследования в архитектуре и строительстве: биологический дизайн и интегративные структуры . Чам: Спрингер. ISBN  978-3-319-46374-2 . OCLC   967523159 .
  40. ^ Коллинз, Джордж Р. (1963). «Антонио Гауди: Структура и форма». Воспринимается . 8 : 63–90. дои : 10.2307/1566905 . ISSN   0079-0958 . JSTOR   1566905 .
  41. ^ «Городская наука» . www.mdpi.com . Проверено 5 мая 2024 г.
  42. ^ Радван, Гехан.АН; Усама, Нуран (2016). «Биомимикрия, подход к энергоэффективному [sic] дизайну обшивки здания» . Procedia Науки об окружающей среде . 34 : 178–189. Бибкод : 2016PrEnS..34..178R . дои : 10.1016/j.proenv.2016.04.017 .
  43. ^ Азиз, Мохеб Сабри; Эль Шериф, Амр Ю. (март 2016 г.). «Биомимикрия как подход к созданию биостимулированной структуры с помощью вычислений» . Александрийский инженерный журнал . 55 (1): 707–714. дои : 10.1016/j.aej.2015.10.015 .
  44. ^ Спек, Томас; Спек, Ольга (2019), Вегнер, Ларс Х.; Люттге, Ульрих (ред.), «Появление систем биомиметических материалов» , «Появление и модульность в науках о жизни» , Cham: Springer International Publishing, стр. 97–115, doi : 10.1007/978-3-030-06128-9_5 , ISBN  978-3-030-06127-2 , S2CID   139377667 , получено 23 ноября 2020 г.
  45. ^ «Институт биомимикрии — примеры устойчивого дизайна, вдохновленного природой» . Институт биомимикрии . Архивировано из оригинала 23 января 2022 г. Проверено 02 июля 2019 г.
  46. ^ Эль Ахмар, Сальма и Фиораванти, Антонио. (2015). Биомиметико-расчетное проектирование двойных фасадов в жарком климате: пористый складчатый фасад для офисных зданий.
  47. ^ Паар, Майкл Йоханн; Петушниг, Александр (8 июля 2017 г.). «Биомиметический естественный вентилируемый фасад – концептуальное исследование» . Журнал фасадного дизайна и инженерии . 4 (3–4): 131–142. дои : 10.3233/FDE-171645 .
  48. ^ Вонг, Нюк Хиен; Кван Тан, Алекс Йонг; Чен, Ю; Секар, Каннаги; Тан, Пуай Йок; Чан, Дерек; Чанг, Келли; Вонг, Нгиан Чунг (март 2010 г.). «Тепловая оценка вертикальных систем озеленения стен зданий». Строительство и окружающая среда . 45 (3): 663–672. Бибкод : 2010BuEnv..45..663W . дои : 10.1016/j.buildenv.2009.08.005 .
  49. ^ Лю, Сяопэн; Чен, Чжан; Ян, Гуан; Гао, Яньфэн (2 апреля 2019 г.). «Биологический иерархический пористый материал, похожий на муравьиное гнездо, с использованием CaCl 2 в качестве добавки для интеллектуального контроля влажности в помещении» . Исследования в области промышленной и инженерной химии . 58 (17): 7139–7145. doi : 10.1021/acs.iecr.8b06092 . S2CID   131825398 .
  50. ^ Лан, Хаоран; Цзин, Чжэньзи; Ли, Цзянь; Мяо, Цзяцзюнь; Чен, Юцянь (октябрь 2017 г.). «Влияние размеров пор материалов на характеристики саморегулирования влажности». Материалы писем . 204 : 23–26. Бибкод : 2017MatL..204...23L . дои : 10.1016/j.matlet.2017.05.095 .
  51. ^ Коркмаз, Синан; Бел Хадж Али, Низар; Смит, Ян ФК (июнь 2011 г.). «Определение стратегий контроля устойчивости к повреждению активной структуры тенсегрити». Инженерные сооружения . 33 (6): 1930–1939. Бибкод : 2011EngSt..33.1930K . CiteSeerX   10.1.1.370.6243 . doi : 10.1016/j.engstruct.2011.02.031 .
  52. ^ «Тайна последовательности Фибоначчи в деревьях» . Эссе-победители 2011 года . Американский музей естественной истории . 1 мая 2014 года . Проверено 17 июля 2014 г.
  53. ^ Линхард, Дж; Шлейхер, С; Поппинга, С; Масселтер, Т; Милвич, М; Спек, Т; Книпперс, Дж (29 ноября 2011 г.). «Флектофин: бесшарнирный механизм взмахов, вдохновленный природой». Биоинспирация и биомиметика . 6 (4): 045001. Бибкод : 2011BiBi....6d5001L . дои : 10.1088/1748-3182/6/4/045001 . ISSN   1748-3182 . ПМИД   22126741 . S2CID   41502774 .
  54. ^ Юрген Бертлинг (15 мая 2012 г.), Flectofin , заархивировано из оригинала 11 декабря 2021 г. , получено 27 июня 2019 г.
  55. ^ Кернер, А; Борн, Л; Мадер, А; Саксе, Р; Саффариан, С; Вестермайер, AS; Поппинга, С; Бишофф, М; Грессер, GT (12 декабря 2017 г.). «Флектофолд — биомиметическое затеняющее устройство для фасадов сложной произвольной формы» . Умные материалы и конструкции . 27 (1): 017001. doi : 10.1088/1361-665x/aa9c2f . ISSN   0964-1726 . S2CID   139146312 . [ постоянная мертвая ссылка ]
  56. ^ Биосинтетические гибридные материалы и бионаночастицы, Редакторы: Александр Бокер, Патрик ван Рейн, Королевское химическое общество, Кембридж, 2016, https://pubs.rsc.org/en/content/ebook/978-1-78262-210- 9
  57. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Вегст, Ульрике Г.К.; Бай, Хао; Саис, Эдуардо; Томсия, Антони П.; Ричи, Роберт О. (26 октября 2014 г.). «Биоинспирированные конструкционные материалы». Природные материалы . 14 (1): 23–36. дои : 10.1038/nmat4089 . ISSN   1476-1122 . ПМИД   25344782 . S2CID   1400303 .
  58. ^ Лони, Максимилиан Э.; Бюлер, Маркус Дж.; Ричи, Роберт О. (июнь 2010 г.). «О механистическом происхождении прочности костей». Ежегодный обзор исследований материалов . 40 (1): 25–53. Бибкод : 2010AnRMS..40...25L . CiteSeerX   10.1.1.208.4831 . doi : 10.1146/annurev-matsci-070909-104427 . ISSN   1531-7331 . S2CID   6552812 .
  59. ^ Ван, Рижи; Гупта, Химадри С. (4 августа 2011 г.). «Механизмы деформации и разрушения костей и перламутра». Ежегодный обзор исследований материалов . 41 (1): 41–73. Бибкод : 2011AnRMS..41...41W . doi : 10.1146/annurev-matsci-062910-095806 . ISSN   1531-7331 .
  60. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Биденди, Амир Дж.; Лампрон, Оливье; Госслен, Фредерик П.; Гейтманн, Аня (декабрь 2023 г.). «Геометрия клеток регулирует перелом тканей» . Природные коммуникации . 14 (1): 8275. Бибкод : 2023NatCo..14.8275B . дои : 10.1038/s41467-023-44075-4 . ПМЦ   10719271 . ПМИД   38092784 .
  61. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Тонг-Сян, Сук-Квун, Ди Чжан. «Биоморфная минерализация: от биологии к материалам». Государственная ключевая лаборатория металломатричных композитов. Шанхай: Шанхайский университет Цзяотун, № 545-1000.
  62. ^ Девиль, Сильвен; Саис, Эдуардо; Налла, Рави К.; Томсия, Антони П. (27 января 2006 г.). «Замораживание как путь к созданию сложных композитов». Наука . 311 (5760): 515–518. arXiv : 1710.04167 . Бибкод : 2006Sci...311..515D . дои : 10.1126/science.1120937 . ISSN   0036-8075 . ПМИД   16439659 . S2CID   46118585 .
  63. ^ Мунк, Э.; Лони, Мэн; Алсем, Д.Х.; Саиз, Э.; Томсия, AP; Ричи, Р.О. (5 декабря 2008 г.). «Прочные гибридные материалы, созданные на основе биотехнологий» . Наука . 322 (5907): 1516–1520. Бибкод : 2008Sci...322.1516M . дои : 10.1126/science.1164865 . ISSN   0036-8075 . ПМИД   19056979 . S2CID   17009263 .
  64. ^ Лю, Цян; Да, Фэн; Гао, Е; Лю, Шичао; Ян, Хайся; Чжоу, Чжицян (февраль 2014 г.). «Изготовление нового непрерывного композита SiC/2024Al с пластинчатой ​​микроструктурой и высокими механическими свойствами». Журнал сплавов и соединений . 585 : 146–153. дои : 10.1016/j.jallcom.2013.09.140 . ISSN   0925-8388 .
  65. ^ Рой, Сиддхартха; Бутц, Бенджамин; Ваннер, Александр (апрель 2010 г.). «Эволюция повреждений и анизотропия на уровне доменов в металлокерамических композитах, демонстрирующих пластинчатую микроструктуру». Акта Материалия . 58 (7): 2300–2312. Бибкод : 2010AcMat..58.2300R . дои : 10.1016/j.actamat.2009.12.015 . ISSN   1359-6454 .
  66. ^ Бувиль, Флориан; Мэр, Эрик; Мей, Сильвен; Ван де Муртель, Бертран; Стивенсон, Адам Дж.; Девиль, Сильвен (23 марта 2014 г.). «Прочная, прочная и жесткая биокерамика из хрупких компонентов». Природные материалы . 13 (5): 508–514. arXiv : 1506.08979 . Бибкод : 2014NatMa..13..508B . дои : 10.1038/nmat3915 . ISSN   1476-1122 . ПМИД   24658117 . S2CID   205409702 .
  67. ^ Вильяр, Габриэль; Грэм, Александр Д.; Бэйли, Хэган (5 апреля 2013 г.). «Тканеподобный печатный материал» . Наука . 340 (6128): 48–52. Бибкод : 2013Sci...340...48V . дои : 10.1126/science.1229495 . ISSN   0036-8075 . ПМЦ   3750497 . ПМИД   23559243 .
  68. ^ Эспиноза, Орасио Д.; Джастер, Эллисон Л.; Латурт, Феликс Дж.; Ло, Оуэн Ю.; Грегуар, Дэвид; Заваттьери, Пабло Д. (01 февраля 2011 г.). «Происхождение упрочнения раковин морского ушка на уровне таблеток и переход на синтетические композиционные материалы» . Природные коммуникации . 2 (1): 173. Бибкод : 2011NatCo...2..173E . дои : 10.1038/ncomms1172 . ISSN   2041-1723 . ПМИД   21285951 .
  69. ^ Грюненфельдер, ЛК; Суксангпанья, Н.; Салинас, К.; Миллирон, Г.; Яраги, Н.; Эррера, С.; Эванс-Латтеродт, К.; Натт, СР; Заваттьери, П.; Кисаилус, Д. (1 сентября 2014 г.). «Биологические ударопрочные композиты». Акта Биоматериалы . 10 (9): 3997–4008. doi : 10.1016/j.actbio.2014.03.022 . ISSN   1742-7061 . ПМИД   24681369 .
  70. ^ Дас, Ратул; Ахмад, Зейн; Наурузбаева, Джамиля; Мишра, Химаншу (13 мая 2020 г.). «Суперомнифобность без биомиметического покрытия» . Научные отчеты . 10 (1): 7934. Бибкод : 2020NatSR..10.7934D . дои : 10.1038/s41598-020-64345-1 . ISSN   2045-2322 . ПМК   7221082 . ПМИД   32404874 .
  71. ^ Стюдар, Андре Р. (2016). «Аддитивное производство биологических материалов». Обзоры химического общества . 45 (2): 359–376. дои : 10.1039/c5cs00836k . ISSN   0306-0012 . ПМИД   26750617 . S2CID   3218518 .
  72. ^ Ислам, Мухаммед Камрул; Хэзелл, Пол Дж.; Эскобедо, Хуан П.; Ван, Хунсюй (июль 2021 г.). «Стратегии проектирования биомиметической брони для аддитивного производства: обзор» . Материалы и дизайн . 205 : 109730. doi : 10.1016/j.matdes.2021.109730 .
  73. ^ Гу, Юньцин; Ю, Линчжи; Моу, Цзеган; Ву, Дэнхао; Чжоу, Пэйцзянь; Сюй, Маосэнь (24 августа 2020 г.). «Механические свойства и анализ применения бионического материала из паучьего шелка» . Е-полимеры . 20 (1): 443–457. дои : 10.1515/epoly-2020-0049 . ISSN   2197-4586 . S2CID   221372172 .
  74. ^ Киллиан, Кристофер Э. (2010). «Механизм самозатачивания зуба морского ежа». Передовые функциональные материалы . 21 (4): 682–690. дои : 10.1002/adfm.201001546 . S2CID   96221597 .
  75. ^ Яо, Ю.; Ван, К.; Ван, Х.; Чжан, Б.; Чжао, К.; Ван, З.; Сюй, З.; Ву, Ю.; Хуанг, В.; Цянь, П.-Ю.; Чжан, XX (2013). «Биособранные нанокомпозиты в раковинах раковин демонстрируют гигантский электретный гистерезис». Адв. Мэтр . 25 (5): 711–718. Бибкод : 2013AdM....25..711Y . дои : 10.1002/adma.201202079 . ПМИД   23090938 . S2CID   205246425 .
  76. ^ Ванарсе, Ануп; Оссейран, Адам; Рассау, Александр (2016). «Обзор современных нейроморфных подходов к зрительным, слуховым и обонятельным сенсорам» . Границы в неврологии . 10 : 115. дои : 10.3389/fnins.2016.00115 . ПМЦ   4809886 . ПМИД   27065784 .
  77. ^ Янгблад, Джеффри П.; Соттос, Нэнси Р. (август 2008 г.). «Биоинспирированные материалы для самоочищения и самовосстановления» . Вестник МРС . 33 (8): 732–741. дои : 10.1557/mrs2008.158 . ISSN   1938-1425 .
  78. ^ Тухи, Кэтлин С.; Соттос, Нэнси Р.; Льюис, Дженнифер А.; Мур, Джеффри С.; Уайт, Скотт Р. (10 июня 2007 г.). «Самовосстанавливающиеся материалы с микрососудистыми сетями». Природные материалы . 6 (8): 581–585. дои : 10.1038/nmat1934 . ISSN   1476-1122 . ПМИД   17558429 .
  79. ^ Фу, Фанфан; Чен, Чжоюэ; Чжао, Цзе; Ван, Хуан; Шан, Луоран; Гу, Чжунцзе; Чжао, Юаньцзинь (6 июня 2017 г.). «Биологический самовосстанавливающийся структурный цветной гидрогель» . Труды Национальной академии наук . 114 (23): 5900–5905. Бибкод : 2017PNAS..114.5900F . дои : 10.1073/pnas.1703616114 . ISSN   0027-8424 . ПМЦ   5468601 . ПМИД   28533368 .
  80. ^ Рампф, Маркус; Спек, Ольга; Спек, Томас; Лухсингер, Рольф Х. (сентябрь 2011 г.). «Самовосстанавливающиеся мембраны для надувных конструкций, основанные на быстром процессе заживления ран вьющимися растениями». Журнал бионической инженерии . 8 (3): 242–250. дои : 10.1016/s1672-6529(11)60028-0 . ISSN   1672-6529 . S2CID   137853348 .
  81. ^ Юань, ЮК; Инь, Т.; Ронг, МЗ; Чжан, MQ (2008). «Самовосстановление полимеров и полимерных композитов. Концепции, реализация и перспективы: обзор» . Экспресс-полимерные письма . 2 (4): 238–250. doi : 10.3144/expresspolymlett.2008.29 .
  82. ^ Каммингс, Шон К.; Додо, Обед Дж.; Халл, Александр К.; Чжан, Боруй; Майерс, Камрин П.; Спаркс, Джессика Л.; Конколевич, Доминик (13 марта 2020 г.). «Количество или качество: всегда ли самовосстанавливающиеся полимеры и эластомеры более прочные с большим количеством водородных связей?». Прикладные полимерные материалы ACS . 2 (3): 1108–1113. дои : 10.1021/acsapm.9b01095 . S2CID   214391859 .
  83. ^ «Вдохновленный природой» . Sharklet Technologies Inc., 2010 г. Проверено 6 июня 2014 г.
  84. ^ 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. Бибкод : 2013ApSS..285..205Y . дои : 10.1016/j.apsusc.2013.08.037 .
  85. ^ Ха, Донын (25 июня 2010 г.). «Восстановление функций легких на уровне органов на чипе» . Наука . 328 (5986): 1662–1668. Бибкод : 2010Sci...328.1662H . дои : 10.1126/science.1188302 . ПМЦ   8335790 . ПМИД   20576885 . S2CID   11011310 .
  86. ^ Майзер, Матиас (12 июня 2014 г.). «Слои воздуха в воде под плавающим папоротником сальвиния подвергаются колебаниям давления» . Интегративная и сравнительная биология . 54 (6): 1001–1007. дои : 10.1093/icb/icu072 . ПМИД   24925548 .
  87. ^ Борно, Руба (21 сентября 2006 г.). «Активация транспирации: разработка, изготовление и характеристика биомиметических микроактюаторов, приводимых в действие поверхностным натяжением воды» (PDF) . Журнал микромеханики и микроинженерии . 16 (11): 2375–2383. Бибкод : 2006JMiMi..16.2375B . дои : 10.1088/0960-1317/16/11/018 . hdl : 2027.42/49048 . S2CID   2571529 .
  88. ^ Гаррод, Р. (4 октября 2006 г.). «Имитация спины жука-стенокара для микроконденсации с использованием супергидрофобно-супергидрофильных поверхностей с плазмохимическим рисунком». Ленгмюр . 23 (2): 689–693. дои : 10.1021/la0610856 . ПМИД   17209621 .
  89. ^ «Щитовая квадратная капча» . iopscience.iop.org .
  90. ^ Баник, Арноб; Тан, Квек-Це (2020). «Динамические характеристики трения иерархического биомиметического рисунка поверхности, вдохновленные подушечками пальцев лягушки» . Расширенные интерфейсы материалов . 7 (18): 2000987. doi : 10.1002/admi.202000987 . ISSN   2196-7350 . S2CID   225194802 .
  91. ^ Со, Сонбек; Дас, Саураб; Залицкий, Петр Дж.; Миршафян, Разие; Айзенбах, Клаус Д.; Исраэлачвили, Джейкоб Н.; Уэйт, Дж. Герберт; Ан, Б. Коллбе (29 июля 2015 г.). «Микрофазное поведение и повышенная влажная когезия синтетических сополиамфолитов, вдохновленных белком ножки мидий» . Журнал Американского химического общества . 137 (29): 9214–9217. дои : 10.1021/jacs.5b03827 . ISSN   0002-7863 . ПМИД   26172268 . S2CID   207155810 .
  92. ^ Ан, Б. Коллбе; Дас, Саураб; Линштадт, Роско; Кауфман, Яир; Мартинес-Родригес, Надин Р.; Миршафян, Разие; Кессельман, Эллина; Талмон, Йешаягу; Липшуц, Брюс Х. (19 октября 2015 г.). «Высокоэффективные клеи пониженной сложности на основе мидий» . Природные коммуникации . 6 : 8663. Бибкод : 2015NatCo...6.8663A . дои : 10.1038/ncomms9663 . ПМЦ   4667698 . ПМИД   26478273 .
  93. ^ «Лента геккона» . Стэнфордский университет . Проверено 17 июля 2014 г.
  94. ^ Тутея, Аниш; Чхве, Вончже; Ма, Минглин; Мабри, Джозеф М.; Маццелла, Сара А.; Ратледж, Грегори К.; МакКинли, Гарет Х.; Коэн, Роберт Э. (7 декабря 2007 г.). «Проектирование суперолеофобных поверхностей» . Наука . 318 (5856): 1618–1622. Бибкод : 2007Sci...318.1618T . дои : 10.1126/science.1148326 . ISSN   0036-8075 . ПМИД   18063796 . S2CID   36967067 .
  95. ^ Венцель, Роберт Н. (август 1936 г.). «Сопротивление твердых поверхностей смачиванию водой» . Промышленная и инженерная химия . 28 (8): 988–994. дои : 10.1021/ie50320a024 . ISSN   0019-7866 .
  96. ^ Кэсси, Британская Колумбия; Бакстер, С. (1944). «Смачиваемость пористых поверхностей» . Труды Фарадеевского общества . 40 : 546. дои : 10.1039/tf9444000546 . ISSN   0014-7672 .
  97. ^ Найнхейс, К. (июнь 1997 г.). «Характеристика и распространение водоотталкивающих, самоочищающихся поверхностей растений» . Анналы ботаники . 79 (6): 667–677. дои : 10.1006/anbo.1997.0400 .
  98. ^ Бартлотт, В.; Найнхейс, К. (30 апреля 1997 г.). «Чистота священного лотоса, или избавление от загрязнения биологических поверхностей» . Планта . 202 (1): 1–8. Бибкод : 1997Завод.202....1Б . дои : 10.1007/s004250050096 . ISSN   0032-0935 . S2CID   37872229 .
  99. ^ Тутея, Аниш; Чхве, Вончже; МакКинли, Гарет Х.; Коэн, Роберт Э.; Рубнер, Майкл Ф. (август 2008 г.). «Расчетные параметры супергидрофобности и суперолеофобности» . Вестник МРС . 33 (8): 752–758. дои : 10.1557/mrs2008.161 . ISSN   0883-7694 . S2CID   138093919 .
  100. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Спек, Томас; Поппинга, Саймон; Спек, Ольга; Таубер, Фальк (23 сентября 2021 г.). «Биоподобные системы подвижных материалов, похожие на живые: изменение границ между живыми и техническими системами в антропоцене» . Обзор антропоцена . 9 (2): 237–256. дои : 10.1177/20530196211039275 . ISSN   2053-0196 . S2CID   244195957 .
  101. ^ Виньолини, Сильвия; Рудалл, Паула Дж.; Роуленд, Алиса В.; Рид, Элисон; Мойруд, Эдвиж; Фаден, Роберт Б.; Баумберг, Джереми Дж.; Гловер, Беверли Дж.; Штайнер, Ульрих (25 сентября 2012 г.). «Структурный цвет в стиле пуантилистизма в плодах Поллии» . Труды Национальной академии наук . 109 (39): 15712–15715. Бибкод : 2012PNAS..10915712V . дои : 10.1073/pnas.1210105109 . ISSN   0027-8424 . ПМЦ   3465391 . ПМИД   23019355 .
  102. ^ Думанлы, АГ; ван дер Коой, HM; Рейснер, Э.; Баумберг, Джей Джей; Штайнер, У.; Виньолини, Сильвия (2014). «Цифровой цвет в нанокристаллических пленках целлюлозы» . Прикладные материалы и интерфейсы ACS . 7 (15): 12302–12306. дои : 10.1021/am501995e . ПМК   4251880 . ПМИД   25007291 .
  103. ^ Виньолини, Сильвия; Грегори, Томас; Колле, Матиас; Летбридж, Алфи; Мойруд, Эдвиж; Штайнер, Ульрих; Гловер, Беверли Дж.; Вукусич, Питер; Рудалл, Паула Дж. (01 ноября 2016 г.). «Структурный цвет геликоидальной архитектуры клеточной стенки плодов Margaritaria nobilis» . Журнал интерфейса Королевского общества . 13 (124): 20160645. doi : 10.1098/rsif.2016.0645 . ISSN   1742-5689 . ПМК   5134016 . ПМИД   28334698 .
  104. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д и ж г Виньолини, Сильвия; Мойруд, Эдвиж; Гловер, Беверли Дж.; Штайнер, Ульрих (6 октября 2013 г.). «Анализ фотонных структур растений» . Журнал интерфейса Королевского общества . 10 (87): 20130394. doi : 10.1098/rsif.2013.0394 . ISSN   1742-5689 . ПМК   3758000 . ПМИД   23883949 .
  105. ^ Паркер, Ричард М.; Гуидетти, Джулия; Уильямс, Сайан А.; Чжао, Тяньхэн; Наркявичюс, Ауримас; Виньолини, Сильвия; Фрка-Петешич, Бруно (18 декабря 2017 г.). «Самосборка нанокристаллов целлюлозы: иерархический дизайн внешнего вида» (PDF) . Продвинутые материалы . 30 (19): 1704477. doi : 10.1002/adma.201704477 . ISSN   0935-9648 . ПМИД   29250832 .
  106. ^ Чендлер, Крис Дж.; Уилтс, Бодо Д.; Виньолини, Сильвия; Броди, Джульетта; Штайнер, Ульрих; Рудалл, Паула Дж.; Гловер, Беверли Дж.; Грегори, Томас; Уокер, Рэйчел Х. (3 июля 2015 г.). «Структурная окраска Chondrus Crispus» . Научные отчеты . 5 (1): 11645. Бибкод : 2015NatSR...511645C . дои : 10.1038/srep11645 . ISSN   2045-2322 . ПМЦ   5155586 . ПМИД   26139470 .
  107. ^ Шредер, Томас Б.Х.; Хауталинг, Джаред; Уилтс, Бодо Д.; Майер, Майкл (март 2018 г.). «Это не ошибка, это особенность: функциональные материалы у насекомых» . Продвинутые материалы . 30 (19): 1705322. Бибкод : 2018AdM....3005322S . дои : 10.1002/adma.201705322 . hdl : 2027.42/143760 . ПМИД   29517829 .
  108. ^ Шенк, Франциска; Уилтс, Бодо Д.; Ставенга, Дукеле Г. (ноябрь 2013 г.). «Японский жук-драгоценный камень: вызов художника». Биоинспирация и биомиметика . 8 (4): 045002. Бибкод : 2013BiBi....8d5002S . дои : 10.1088/1748-3182/8/4/045002 . ПМИД   24262911 . S2CID   41654298 .
  109. ^ Сюрик, Юлия; Джакуччи, Джанни; Онелли, Олимпия Д.; Холшер, Хендрик; Виньолини, Сильвия (22 февраля 2018 г.). «Биологические сети сильного рассеяния посредством разделения фаз полимера» . Передовые функциональные материалы . 28 (24): 1706901. doi : 10.1002/adfm.201706901 .
  110. ^ Эйр, Джеймс (9 января 2013 г.). «Более яркие светодиоды, вдохновленные светлячками, эффективность увеличена на 55%» . ЧистаяТехника . Проверено 4 июня 2019 г.
  111. ^ Болл, Филип (май 2012 г.). «Цветовые хитрости природы» . Научный американец . 306 (5): 74–79. Бибкод : 2012SciAm.306e..74B . doi : 10.1038/scientificamerican0512-74 (неактивен 14 мая 2024 г.). ПМИД   22550931 . {{cite journal}}: CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на май 2024 г. ( ссылка )
  112. ^ Сон, Бокванг; Йохансен, Вилладс Эгеде; Зигмунд, Оле; Шин, Юнг Х. (апрель 2017 г.). «Воспроизведение иерархии беспорядка для широкоугольного цветового отражения в стиле Морфо» . Научные отчеты . 7 (1): 46023. Бибкод : 2017NatSR...746023S . дои : 10.1038/srep46023 . ПМК   5384085 . ПМИД   28387328 .
  113. ^ «Структурный синий: новый цвет / Откройте для себя глобальный мир Lexus» . Discoverlexus.com . Проверено 25 сентября 2018 г.
  114. ^ Кэти, Джим (7 января 2010 г.). «Природа знает лучше: чему нас учат колючки, гекконы и термиты о дизайне» . Квалкомм . Проверено 24 августа 2015 г.
  115. ^ Черный-Сканлон, Ксения (29 июля 2014 г.). «Семь тканей, вдохновленных природой: от листа лотоса до бабочек и акул» . Хранитель . Проверено 23 ноября 2018 г.
  116. ^ Сгро, Донна. "О" . Донна Сгро . Проверено 23 ноября 2018 г.
  117. ^ Сгро, Донна (9 августа 2012 г.). «Биомимикрия + практика моды» . Форум «Модно ранний», Национальная галерея Канберры. стр. 61–70 . Проверено 23 ноября 2018 г.
  118. ^ «Годовой отчет 2006» (PDF) . Тейджин Япония . Июль 2006 г. Архивировано из оригинала (PDF) 23 ноября 2018 г. Проверено 23 ноября 2018 г. MORPHOTEX, первое в мире структурно окрашенное волокно, имеет стопку из нескольких десятков слоев полиэфирных и нейлоновых волокон нанопорядка с разными показателями преломления, что позволяет контролировать цвет с помощью оптической когерентной томографии. Структурный контроль означает, что отдельное волокно всегда будет иметь одинаковые цвета независимо от его местоположения.
  119. ^ «Морфотекс» . Трансматериальный . 12 октября 2010 г. Проверено 23 ноября 2018 г.
  120. ^ Ltd 2002–2017 гг., Canon Europa NV и Canon Europe. «Покрытие субволновой структуры» . Профессиональная сеть Canon . Архивировано из оригинала 30 июля 2020 г. Проверено 24 июля 2019 г. {{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  121. ^ Ltd 2002–2017 гг., Canon Europa NV и Canon Europe. «Покрытие субволновой структуры» . Профессиональная сеть Canon . Архивировано из оригинала 30 июля 2020 г. Проверено 24 июля 2019 г. {{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  122. ^ Кулкарни, Амог; Сараф, Чинмей (декабрь 2019 г.). «Изучение природы: применение биомимикрии в технологиях». Международная конференция секции IEEE Pune 2019 (PuneCon) . IEEE. стр. 1–6. дои : 10.1109/punecon46936.2019.9105797 . ISBN  978-1-7281-1924-3 . S2CID   219316015 .
  123. ^ Стивенсон, Джон (18 ноября 2020 г.). «Небольшие плавники на перьях совы указывают путь к снижению авиационного шума» . Физика.орг . Проверено 20 ноября 2020 г.
  124. ^ Тиг, WR; Дауауэр, СЛ; Бейкер, ЮАР; Хейл, Н.; ДеЛон, ПБ; Коновер, DM (май 2011 г.). «Управление выпасом 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. Бибкод : 2011AgEE..141..310T . дои : 10.1016/j.agee.2011.03.009 .
  125. ^ Вебер, КТ; Гохале, Б.С. (январь 2011 г.). «Влияние выпаса на содержание воды в почве на полузасушливых пастбищах юго-востока Айдахо» (PDF) . Журнал засушливой среды . 75 (5): 264–270. Бибкод : 2011JArEn..75..464W . дои : 10.1016/j.jaridenv.2010.12.009 . Проверено 5 марта 2019 г.
  126. ^ Бриск, Дэвид Д.; Бестельмейер, Брэндон Т.; Браун, Джоэл Р.; Фулендорф, Сэмюэл Д.; Уэйн Полли, Х. (октябрь 2013 г.). «Острый метод не может озеленить пустыни или обратить вспять изменение климата» . Пастбищные угодья . 35 (5): 72–74. doi : 10.2111/RANGELANDS-D-13-00044.1 . hdl : 10150/639967 .
  127. ^ Монбиот, Джордж (4 августа 2014 г.). «Ешьте больше мяса и спасите мир: последнее невероятное фермерское чудо» . Хранитель . ISSN   0261-3077 . Проверено 30 мая 2024 г.
  128. ^ «Multi V 5 | VRF | Воздушное решение | Бизнес | LG Global» . www.lg.com .
  129. ^ «Вентилятор | Кондиционирование воздуха и холодильное оборудование | Daikin Global» . www.daikin.com .
  130. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Йол, Джас (20 сентября 2019 г.). «Биомимикрия: 5 принципов проектирования безопасности из области клеточной биологии» . Середина .
  131. ^ Уорсон, шкипер Чонг (2 января 2018 г.). «Глубже взглянуть на биомимикрию: как природа вдохновляет дизайн» . Середина .
  132. ^ Чен, Рик (16 апреля 2019 г.). «Новые летающие роботы НАСА: впервые в космосе» . НАСА . Архивировано из оригинала 07 сентября 2021 г. Проверено 29 мая 2020 г.
  133. ^ Градишар, Елена; Джерала, Роман (3 февраля 2014 г.). «Самособирающиеся бионаноструктуры: белки, идущие вслед за наноструктурами ДНК» . Журнал нанобиотехнологий . 12 (1): 4. дои : 10.1186/1477-3155-12-4 . ПМЦ   3938474 . ПМИД   24491139 .
  134. ^ Стегмайер, Томас; Линке, Майкл; Планк, Генрих (29 марта 2009 г.). «Бионика в текстиле: гибкая и полупрозрачная теплоизоляция для солнечных батарей». Фил. Пер. Р. Сок. А. ​ 367 (1894): 1749–1758. Бибкод : 2009RSPTA.367.1749S . дои : 10.1098/rsta.2009.0019 . ПМИД   19376769 . S2CID   17661840 .
  135. ^ Уилсон, С. Дж. Уилсон; Хатли, MC (1982). «Оптические свойства просветляющих поверхностей типа «Мотыльковый глаз»». Журнал современной оптики . 29 (7): 993–1009. Бибкод : 1982AcOpt..29..993W . дои : 10.1080/713820946 .
  136. ^ Шведская биомиметика: технология платформы μMist. Архивировано 13 декабря 2013 г. в Wayback Machine . Проверено 3 июня 2012 г.
  137. ^ Дюжарден, Эрик; Пит, Чарли; Стаббс, Джеральд; Калвер, Джеймс Н.; Манн, Стивен (март 2003 г.). «Организация металлических наночастиц с использованием шаблонов вируса табачной мозаики». Нано-буквы . 3 (3): 413–417. Бибкод : 2003NanoL...3..413D . дои : 10.1021/nl034004o .
  138. ^ Дуглас, Тревор; Янг, Марк (июнь 1999 г.). «Вирусные частицы как шаблоны для синтеза материалов». Продвинутые материалы . 11 (8): 679–681. Бибкод : 1999AdM....11..679D . doi : 10.1002/(SICI)1521-4095(199906)11:8<679::AID-ADMA679>3.0.CO;2-J .
  139. ^ Ямасита, Ичиро; Хаяси, Джунко; Хара, Масахико (сентябрь 2004 г.). «Синтез биоматрицы однородных наночастиц CdSe с использованием клеточного белка, апоферритина». Химические письма . 33 (9): 1158–1159. дои : 10.1246/кл.2004.1158 .

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
  • Беньюс, Дж. М. (2001). Пришел паук . Сьерра, 86 (4), 46–47.
  • Харгроувс, К.Д. и Смит, М.Х. (2006). Инновации, вдохновленные природой Биомимикрия . Экос, (129), 27–28.
  • Маршалл, А. (2009). Дикий дизайн: Проект экомимикрии , North Atlantic Books: Беркли.
  • Пассино, Кевин М. (2004). Биомимикрия для оптимизации, контроля и автоматизации. Спрингер.
  • Пайпер, В. (2006). Подражание природе: рост промышленной экологии . Экос, (129), 22–26.
  • Смит, Дж. (2007). Это вполне естественно . Эколог, 37(8), 52–55.
  • Томпсон, Д'Арси В. , О росте и форме . Дувр, 1992 г., переиздание 1942 г., 2-е изд. (1-е изд., 1917 г.).
  • Фогель, С. (2000). Кошачьи лапы и катапульты: механические миры природы и людей . Нортон.
[ редактировать ]
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Biomimetics&oldid=1233283383"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 48fffe506be40f1dfa10545e5c33b711__1720425780
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/48/11/48fffe506be40f1dfa10545e5c33b711.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Biomimetics - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)