Biomimetik: Teknik Imiterar Naturen

< <
7 / total: 12

Vad vi kan lära oss från djuren

Varje enskilt djur har många häpnadsväckande egenskaper som det fick genom skapelsen. Vissa åtnjuter den perfekta hydrodynamiska formen för att låta dem fara genom vatten, medan andra använder ganska besynnerliga sensoriska enheter. De flesta av dessa är enheter som mänskligheten har stött för första gången, eller just har börjat förstå. Tack vare vetenskapen om biomimik kommer produkter som uppkommer som en imitation av dessa extraordinära upptäckter utan tvekan att oftare användas i vår framtid.

Ytmotstånd och badkläder Inspirerade av hajskinn

I olympiska simtävlingar kan 1/100-dels sekund vara skillnaden mellan att vinna och förlora. Eftersom det resistiva motståndet som motsätter rörelse hos simmarnas kroppar är av stor betydelse väljer många simmare nydesignade badkläder som minskar motståndet. Dessa åtsittande badkläder täcker en ganska stor del av kroppen och är gjorda av ett tyg som utformades för att efterlikna egenskaperna hos haj hud genom att lägga in vertikala harts ränder.

Svepelektronmikroskop studier har visat att små "tänder" täcker ytan av hajens hud, dessa framkallar vertikala vattenvirvlar eller vattenspiraler som håller vattnet närmare hajens kropp och därmed minskar motståndet. Detta fenomen är känt som Riblet effekten och forskning på hajskinn pågår vid NASA Langley Research Center.

Baddräkter gjorda med nya fibrer och vävtekniker produceras för att fixera baddräkten mot simmarens kropp och minska motståndet så mycket som möjligt. Forskning har visat att sådana plagg kan minska motståndet med 8 % jämfört med vanliga baddräkter.70

The U-shaped channels on a shark's skin generate tiny vortexes, bringing the water closer to the body and reducing drag. The large picture above shows a scanning electron microscope image of shark skin. ("Fizik, Teknoloji ve Olimpiyatlar" (Physics, Technology and Olympics), Bilim ve Teknik, 77.) At the Sydney Olympics, all gold-medal-winning swimmers like the Australian Ian Thorpe, wore swimsuits with the same properties as shark skin. This important development led to a new sphere of business activity. Firms such as Speedo, Nike and Adidas, well known bathing suit manufacturers, hired many experts in the fields of biomechanics and hydrodynamics.

USA tar huggormen som modell i sitt försvar

Dr John Pearce, vid University of Texas elektro och datorteknik Institutionen, har studerat Crotalines, mer känd som Näsgropsormar.

Hans forskning fokuserar på schakt organ hos dessa ormar. Framför ormens öga finns en liten nerv rik depression, kallad schaktet, som används vid lokalisering varmblodiga byten. Den innehåller en sofistikerat värme avkännande system så känsligt att ormen i själva verket kan detektera en mus flera meter bort i totalt mörker.71

Forskarna konstaterade att när de avslöjar hemligheterna hos näsgropsormens sök och förstör mekanism kan metoderna som ormen använder anpassas i större utsträckning för att skydda landet mot fientliga missiler. De hoppas kunna utveckla system som hjälper piloter att flyga på farliga uppdrag och undvika fiendens vapen. Dr Pearce säger: Flygvapnet vill se om det kan härma det biologiska systemet och få en bättre missil detektor.72 Men hittills, förklarar han att studier som genomförts till detta ändamål har haft svårt att matcha ormens känslighet:

I princip modellerar vi känsligheten hos ormorgan. Man kan mäta nervimpulser, men frågan är, vad innebär dessa impulser? Vi använder en numerisk modell att berätta: Så här mycket infrarött träffar organet, och det innebär så här många nervimpulser.73

Ormens grop är ett tunt membran som är rik på blodkärl och nervbuntar. Membranet är så känsligt, och variationerna i svaren så små och subtila att infångandet och studier av dessa signaler har visat sig vara ytterst svårt. För att förstå funktionen hos groporganet är det nödvändigt att arbeta med känsliga mätningar och mikrofotografier.

Som detta exempel visar, uppvisar levande varelser i naturen en överlägsen intelligens och teknik. Forskare undersöker naturliga mönster som sina modeller förvärvar därmed inspiration för projekt som annars skulle vara i åratal och för fram dem till en slutsats på mycket kortare tid.

Kameleonter och kläder som ändrar färg

Den imponerande förmåga som kameleonter har för att byta färger som matchar omgivningen är både häpnadsväckande och estetiskt tilltalande. Kameleonten kan kamouflera sig med en hastighet som helt förvånar människor.

Med stor kunskap, använder kameleont dess celler som kallas kromatoforer som innehåller grundläggande gula och röda pigment, det reflekterande skiktet reflekterar blått och vitt ljus samt melanoforer som innehåller den svarta till mörkbruna pigmentet melanin, som förmörkar dess färg.74

The technology in color-changing clothes and the chameleon's ability to change color may appear similar, but are in fact very different. Even if this technology can change color, still it entirely lacks the chameleon's camouflage ability that lets it match its surroundings in moments.

Till exempel om man placerar en kameleont i en klargul miljö, och det snabbt blir gul. Dessutom, kan kameleonten matcha inte bara en enda färg utan även en blandning av nyanser. Hemligheten bakom detta ligger i det sätt på vilket celler som innehåller pigment under denna mästare av kamouflage hud expanderar eller krymper för att matcha omgivningen.

God has created the chameleon's body with a system that lets it change color to match its surroundings, endowing it with a considerable advantage. Yet the reptile itself is unaware of this ability.

Aktuell forskning som pågår vid Massachusetts Institute of Technology, USA, syftar till att göra kläder, väskor och skor som kan ändra färg på samma sätt som en kameleont gör. Forskare föreställer sig kläder av de nyutvecklade fibrerna som kan reflektera allt ljus som träffar dem, och utrustat med ett litet batteri. Denna teknik gör det möjligt för kläder att ändra färger och mönster på några sekunder med hjälp av en omkopplare på batteriet. 75

Men denna teknik är fortfarande mycket dyr. Till exempel är kostnaden för en färgskiftande kavaj runt $ 10000.

Vad skulle du tro om någon visade dig en jacka och hävdade: "Den här jackan kan ändra färg”. Men ingen förberedde jackan, eller dess förmåga att ändra färg. Det bara hände av sig själv”. Förmodligen skulle du tro att personen är galen eller mycket okunnig. Helt klart måste det ha funnits en skräddare som sydde den och även, dessförinnan, ingenjörer som skapade dess förmåga att ändra färg.

Så, hur kan kameleonten utföra dessa oklanderliga förändringar? Har den utformat system som tillåter förändringen och installerat dem inuti sin egen kropp, och utfört processer själv? Naturligtvis skulle det vara mest irrationellt att hävda att kameleonten gjorde allt av egen fri vilja. Eftersom även människor tycker att det är definitivt omöjligt att få till stånd en sådan förändring, hur kan en reptil installera ett system som kan ändra dess egen kroppsutseende? Att hävda att en sådan överlägsen förmåga uppkom av en slump är orimligt och ogiltigt.

Ingen naturlig mekanism har befogenhet att bilda sådana oklanderliga förmågor och skänka dem till levande organismer som behöver dem. En överlägsen makt härskar över atomer, molekyler och celler i organismens kropp och arrangerar dem som den vill. Gud, som skapat kameleonter, avslöjar för oss den enastående förmågan av Sitt skapande i sådana exempel. Som uppenbarades i Koranen, är Gud allsmäktig:

ALLT det som himlarna rymmer och det som jorden bär prisar Gud - Han är den Allsmäktige, den Vise. Hans är herraväldet över himlarna och jorden; Han skänker liv och skänker död och Han har allt i Sin makt.
(57:1-2)

515 miljoner år gammal optisk design

I en artikel som publicerades i American Scientist, den välkända amerikanska vetenskapliga tidskriften, säger Andrew R. Parker att han och hans kollegor undersökte en mumifierad fluga som bevarats i bärnsten under 45 miljoner år. Det fanns en periodisk gitterstruktur på flugans (Ommatidia) välvda ytor (individuella visuella organ som bildar flugans förenade öga). Analyserande de reflekterande egenskaperna hos denna struktur, insåg de att flugans ögonstruktur var en mycket effektiv antireflektor, särskilt vid höga infallsvinklar. Denna hypotes bekräftades nämligen i senare studier.

Tack vare dessa och andra resultat har dagens forskare fastställt hur man ska göra för att öka effektiviteten i solfångare och solpaneler som används för att ge energi åt satelliter. Arbete pågår för att minska vinkel reflektionen av infrarött (värme) och andra ljusvågor genom att härma i flugans ögonstruktur. Mest lämplig för användning i solpanelers ytor, har gittret i flugans ögat gjort det möjligt att även undgå behovet av dyr utrustning för att säkerställa att dessa paneler alltid vänds direkt mot solen.76

Först nyligen har rymd teknologer upptäckt och imiterat denna design, men flugor har haft det under miljontals år. Liknande strukturer har nyligen också upptäckts på vissa Burgess Shale fossil, 515 miljoner år gamla. Tillåtande mycket skarp och färg seende visar denna design exakt vilken överlägsen produkt av skapelsen det verkligen är. Men sådana bevis kan endast förstås av troende, de som kan använda sitt förnuft för att förstå att allt som existerar är under Guds kontroll.

En vers beskriver hur liknande bevis betyder ingenting för dem som förnekar Gud:

Gud tvekar inte att framställa en liknelse om en mygga eller något ännu oansenligare. De troende vet att dessa [liknelser] är sanningen, [uppenbarad] av deras Herre, men de som inte vill tro säger: "Vad kan Gud ha velat säga med denna liknelse?" Därmed leder Han många vilse och ger även vägledning åt många; men Han leder ingen vilse utom dem som förhärdats i synd.
(2:26)

Stenocara: en fullfjädrad vattensamlande enhet

I öknen, där få levande organismer återfinns förekommer vissa arter som har de mest häpnadsväckande design. En av dessa är den tenebrinoid skalbaggen Stenocara, som lever i Namiböknen i södra Afrika. I en rapport i den 1: e november 2001 upplagan av Nature beskrivs hur denna skalbagge samlar vattnet som är så avgörande för dess överlevnad.

Stenocaras vatteninsamlings system bygger på grunden på en särskild del av dess rygg, vars yta är täckt med små knölar. Ytan mellan dessa knölar är vax belagd medan topparna mellan guppen är vax fria. Detta möjliggör för skalbaggen att samla vatten på ett mer produktivt sätt.

Stenocara upptar vattenånga, som endast förekommer sparsamt i öknen, ur luften i dess miljö. Vad som är anmärkningsvärt är hur den separerar ut vattnet från ökenluften, där små vattendroppar förångas mycket snabbt på grund av värme och vind. Sådana droppar, som väger nästan ingenting, bärs längs parallellt med marken av vinden. Skalbaggen, beter sig som om den visste detta, lutar kroppen framåt mot vinden. Tack vare sin unika konstruktion bildas droppar på vingarna och dessa rullar nedför skalbagge yta till dess mundelar.77

Artikeln om Stenocara upptar även följande kommentar:

Den mekanism genom vilken vatten ur luften upptas och formas till stora droppar har hittills inte förklarats, trots sin biomimetiska potential.78

Vid undersökningar av funktionerna på ryggen av denna skalbagge under ett elektronmikroskop, har forskare konstaterat att det är en perfekt modell för vatten insamlande tält och beläggningar på byggnader eller vattenkondensatorer och motorer. Design av en sådan komplex karaktär kan inte uppkomma av sig själva eller genom naturliga händelser. Dessutom är det omöjligt för en liten skalbagge att ha "uppfunnit" ett system av sådan extraordinär design. Enbart exemplet med Stenocara är tillräckligt för att bevisa att vår Skapare designat allt som existerar.

100 % effektiva Ijusalstrande eldflugor

Från spetsen på sina magar producerar eldflugor ett gulgrönt ljus. Detta ljus produceras i celler innehållande en kemikalie som kallas luciferin, som reagerar med syre och ett enzym som kallas luciferas. Skalbaggen kan slå på och stänga av ljuset genom att variera mängden luft som kommer in dess celler från sina andningsorgan. En normal hushållsglödlampa har en produktivitet på 10 %, medan resterande 90 % av energin slösas bort som värme. Men hos eldflugan är nästan 100 % av den producerade energin ljus, vilket utgör en mycket effektiv process, ett mål för forskare att sikta på.79

Vilken kraft ger eldflugor möjligheten att engagera sig i en så hög verkningsgrad? Enligt evolutionister ligger svaret i omedvetna atomer, skeenden eller andra omvärldsfaktorer utan drivkraft, varav ingen kan ha makten att faktiskt inleda en sådan produktiv verksamhet. Guds konst är oändlig och ojämförlig. I många verser i Koranen talar Gud om behovet för människorna att använda förnuft, att överväga och dra lärdom av det som Han har skapat. Därför är människans ansvar att tänka på Guds mirakel och enbart vända sig till Honom.

Gräshoppor ger en lösning på trafikproblemen!

Bilolyckor kostar miljontals liv varje år. I sitt sökande efter en lösning tror den vetenskapliga världen nu när gräshoppor kan erbjuda en lösning. Även om gräshoppor förflyttar sig i svärmar om miljontals individer har forskning visat att de aldrig kolliderar med varandra. Svaret på hur gräshoppor undviker detta ledde till öppnandet av en helt ny vetenskaplig horisont.

Experiment har fastställt att gräshoppor sänder ut en elektronisk signal till den som närmar sig dem för att identifiera den annalkande gräshoppans läge för att sedan ändra riktning därefter.80 Uppfinnare försöker nu att överföra metoden som gräshoppor använder för att lösa ett problem som har varit svårlöst under många år. Dessa organismer som beter sig på det sätt som Gud inspirerar dem till är bland de tydligaste bevis på skapelsen.

Fåglars flyktmetoder som en modell för höghastighetståg

När japanska ingenjörer och forskare utformade sina snabba eltåg i 500-serien, påträffade de ett stort problem: Genom att undersöka vilda fåglar för den perfekta lösningen fann de snart designen de sökte efter och har infört det med framgång.

Ugglans flykt respektive buller från höghastighetståg

Hos höghastighetståg som har utvecklats av japanerna är säkerheten en av de viktigaste faktorerna. En annan är kompatibilitet med japanska miljökrav. Japans bullerföreskrifter för järnvägsoperatörer är de strängaste i världen. Med hjälp av dagens teknik är det faktiskt inte så svårt att köra fortare men det är svårt att eliminera buller medan man gör det. Enligt japanska miljöbyråns föreskrifter får järnvägens buller inte överstiga 75 decibel vid en punkt på 25 m (82 fot) avstånd från centrum av järnvägsspåret i stadsområden. Vid en gatukorsning i en stad när bilarna börjar röra sig då trafikljuset växlar till grönt skapar bilarna mer än 80 decibel. Detta visar hur tyst höghastighetståget Shinkansen måste vara.

evren

1. Owl Feather
2. Serrations
3.Pantograph

Orsaken till det buller som tåget producerar upp till en viss operativhastighet är bullret av hjulens rullning på spåren. Vid hastigheter på 200 km/h (125 mph) eller över blir dock ljudkällan det aerodynamiska buller som förorsakas av dess rörelse genom luften.

De främsta källorna till aerodynamiskt buller är strömbyglarna som används för att ta in el från den överliggande kontaktledningen. Ingenjörer insåg att de inte kunde minska bullernivåerna med konventionella rektangulära strömbyglar och har koncentrerat sin forskning på djur som rör sig snabbt men ändå tyst.

Av alla fåglar avger ugglor minst brus under flygning. Ett av de sätt på vilket de hanterar detta är genom sina vingplymer. Dessutom har en ugglas vingar, till skillnad från andra fåglar, många små sågtandade fjädrar (tänder) som även syns för blotta ögat. Dessa tandningar genererar små virvlar i luftflödet. Aerodynamiskt buller uppkommer från virvlar bildas som i luftflödet. Allteftersom dessa virvlar växer i storlek ökar bullret. Eftersom ugglors vingar har många sågtandade utskott bildar de mindre virvlar istället för stora och ugglor kan flyga mycket tyst.

När japanska designers och ingenjörer testade uppstoppade ugglor i en vindtunnel bevittnade de återigen perfektionen hos vingdesignen hos dessa fåglar. Senare lyckades de effektivt minska tågets buller genom vingformade strömbyglar som bygger på principen om ugglans tänder på fjädrarna. Således är strömbygeln som har utvecklats av japanerna och är inspirerade av naturen den tystaste.81

Kungsfiskarens dykningar och höghastighetstågens inträdande i tunnlar

1. Train
2. Approach
3. Tunnel

4. Compressed wave
5. Exit
6. Micro-pressure wave

 

To catch its prey, the kingfisher dives from low-resistance air into high-resistance water. Just as the bird's beak facilitates such a dive, it also prevents its body from harm. But the kingfisher still needs to be able to see its prey as it dives into the water. God has created the bird with a protective mechanism to protect its eyes without hindering its ability to see and seize its prey underwater. When one bears in mind the fact that underwater objects appear to be somewhere else than where they really are when one looks at them from above the water, the importance of this becomes even clearer.

Tunnlarna på linjerna som används av höghastighetståg representerade ett annat problem för ingenjörerna att lösa. När ett tåg kommer in i en tunnel med hög hastighet bildas atmosfäriska tryckvågor för att successivt växa och bli som flodvågor som närmar utgången av tunneln vid samma ljud hastighet. Vid utloppet återvänder vågorna. Vid tunnelns utgång framkallar en del av tryckvågor ett explosivt ljud.

Eftersom trycket av vågorna är ungefär en tusendel av atmosfärstrycket eller mindre, kallas de tunnel mikrotryckvågor som bildas såsom visas i diagrammet.

Det mycket störande ljudet som alstras under inverkan av tryckvågorna kan minskas genom att bredda tunneln, men uppgiften att förändra tvärsnitts arean av tunnlar är mycket svårt och dyrt.

Först trodde ingenjörer att en minskning av tågens tvärsnitts area och att göra dem skarpa och smidiga i framkanten kunde vara en lösning. De satte dessa idéer till handling i ett experimentellt tåg, men förblev oförmögna att eliminera de mikrotryckvågor som tåget skapade.

Undrande om liknande dynamik uppstod i naturen tänkte designers och ingenjörer på kungsfiskare. För att jaga sitt byte, dyker kungsfiskaren ner i vattnet, vilket har större strömningsmotstånd än luft, och den upplever plötsliga förändringar i motståndet såsom ett tåg gör när det kommer in i en tunnel.

Därför behöver ett tåg som färdas i 300 km/h (186 mph) ha en form som en kungsfiskares näbb vilket underlättar fågelns dykning.

Studier gjorda av det japanska järnvägens tekniska forskningsinstitut och universitet i Kyushu avslöjade att den ideala formen för att undertrycka tunnel mikrotryckvågor var en form av roterande paraboloid eller kil. En tvärsnittsnärbild av en kungsfiskares övre och undre näbb bildar denna form.82 Kungsfiskare är ännu ett exempel på hur allt levande skapas med exakt det som de behöver för att överleva och vars design kan fungera som modeller för människor.

Påfågelfjädrar och egna växlingar visar signaler

I påfågelns fjädrar tillåter keratin protein tillsammans med det bruna fjäder pigmentet melanin, det enda pigmentet dessa fjädrar innehåller, ljus att brytas så att vi kan se färgen. De ljusa och mörka färgerna som vi ser i fjädrar härrör från den riktade skiktning av keratin. Påfågelfjädrarnas ytterst klara nyanser härrör från denna strukturella funktion.

Naturen inspirerade ett japanskt företag att utveckla återanvändbara skyltar, vars ytor strukturellt ändras under ultraviolett ljus som ändrar materialets kristallina inriktning, vilket eliminerar vissa färger så att önskat meddelande visas. Dessa skyltar kan användas om och om igen och uppvisa nya bilder. Detta eliminerar kostnaden för att producera nya skyltar liksom behovet av att använda giftiga färger83

En datorlösning från fjärilar

Vi använder datorer så stor utsträckning att de har blivit en del av varje ögonblick av våra liv dygnet runt, i hemmet, på jobbet och även i våra bilar. Datorteknik utvecklas snabbt dag för dag och den ökande levnadsstandarden kräver att datorer funktion ökar i samma takt och blir snabbare hela tiden. De senaste modellerna kan uppnå fantastiska hastigheter och snabbare chips gör att datorer kan utföra fler uppgifter på kortare tid. Men snabbare chips leder till ökad el-förbrukning, som värmer upp chipsen som följd. Det är viktigt för datorchips att kylas ned för att hindra dem från att smälta. Nuvarande fläktar är inte längre tillräckliga för att kyla ner den senaste generationens chips. Designers som söker en lösning på detta problem förklarade till slut att de hade hittat en lösning i naturen.

Fjärilsvingar innehåller en perfekt struktur i sin design. Forskning som bedrivs vid Tufts University har visat att det finns ett kylsystem i fjärilsvingar. När detta system jämförs med den i datorchips har det en mycket bättre prestanda. Ett team som leds av biträdande forskningsprofessorn i maskinteknik Peter Wong finansierades av American National Science Foundation för att studera hur skimrande fjärilar kontrollerar värme.

Eftersom fjärilar är kallblodiga måste de ständigt reglera sin kroppstemperatur. Detta är ett allvarligt problem eftersom friktion under flygning leder till avsevärda mängder värme. Denna värme måste omgående kylas, annars kommer fjärilen inte att överleva. Lösningen finns i miljontals mikroskopiska fjäll så kallade tunnfilmstrukturer som klamrar sig fast vid vingarna. Därigenom skingras den alstrade värmen.84

Teamet bedömer att denna forskning kommer att bli användbar för chip tillverkare som Intel och Motorola inom en nära framtid. Men fjärilar har haft denna makalösa konstruktion så länge de har existerat. Att fjärilsvingar förkroppsligar en sådan perfekt lösning introducerar oss till Skaparens vishet och makt. Denna makt tillhör Gud, som har herravälde och makt över allting.

 

Notes

70 Hideki Takagi, Ross Sanders,"Hydrodynamics makes a splash," Physics World, September 2000.1

71 "Heat-seeking vipers may help with U.S. defense, UT Austin researcher finds,"On Campus, vol.28, no.08, 27 June 2001; http://www.utexas.edu/admin/opa/oncampus/01oc_issues/oc010627/oc_vipers.html

72 Ibid.

73 Ibid.

74 International Wildlife, September-October 1992, p. 34.

75 Ann Marie Cunningham, "Clothes That Change Color," ScienCentral.Inc.,www.sciencentral.com.

76 Parker, A.R., "Light-reflection strategies,"American Scientist (1999a) 87 (3),248-255; http://www.rdg.ac.uk/Biomim/00parker.htm

77 Parker, A. R., "Water capture by a desert beetle," Nature 414, 2001, pp. 33-34.

78 Ibid.

79 Stuart Blackman, "Fatal Flasher,"BBC Wildlife, April 1998, vol.16, no.4, p.60.

80 http://www.milliyet.com.tr/2001/07/31/yasam/yas07.html

81 Eiji Nakatsu, "Learning From Nature -A Flight of Wild Birds and Railways," http://www.wbsj.org/birdwatching/contribution/97_910e.html

82 Ibid.

83 "Biomimicry", Buckminster Fuller Institute; http://www.bfi.org/Trimtab/spring01/biomimicry.htm

84 Ilan Greenberg, "Butterflies Show Path to Cooler Chips," Wired News, http://wired-vig.wired.com/news/technology/0,1282,10163,00.html.

7 / total 12
Ni kan läsa Harun Yahyas bok Biomimetik: Teknik Imiterar Naturen online, dela den på sociala nätverk som Facebook och Twitter, ladda ned på din dator, använda den till era hemläxor och hemtentor, publicera, kopiera eller reproducera på era egna hemsidor eller bloggar helt gratis, utan några som helst upphovrätts avgifter, så länge ni hänvisar denna hemsida som referens.
Om denna hemsida | Gör till din hemsida | Lägg till favoriter | RSS Feed
All material kan kopieras, skrivas ut och distribueras genom hänvisning till denna hemsida
(c) All publication rights of the personal photos of Mr. Adnan Oktar that are present in our website and in all other Harun Yahya works belong to Global Publication Ltd. Co. They cannot be used or published without prior consent even if used partially.
1994 Harun Yahya www.harunyahya.com
page_top