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10 façons plus incroyables que la nature nous bat en technologie
Nous, êtres humains, avons réussi des réalisations étonnantes: gratte-ciels, voyages dans l’espace, plongée en haute mer et Dilbert BD, entre autres. Cependant, aussi intelligents que nous soyons, nous avons encore beaucoup à apprendre de nos compagnons terrestres. Les plantes et les animaux démontrent des prouesses techniques étonnantes tout le temps.
La biomimétrie consiste à modéliser des structures, des matériaux et des systèmes après des unités et des processus biologiques. Nous vous avons déjà parlé des technologies qui imitent les caractéristiques des animaux. Voici dix autres exemples de la façon dont la nature nous a appris à créer une technologie de pointe.
10 Sharkskin Et Air Travel
Il y a une raison pour laquelle les requins ont fait l'objet de tant d'histoires terrifiantes; ils font partie des prédateurs les plus efficaces de la nature. Ces chasseurs doivent remercier leur peau optimisée en eau pour les avoir aidés à atteindre leur vitesse maximale. La surface de la peau de requin est composée de minuscules «dents» appelées denticules dermiques. Ces denticules dermiques (également appelés écailles placoïdes) ont des rainures qui canalisent l’eau, réduisant ainsi la résistance.
La conception idéale de la peau de requin a été la source de nombreux moments “Aha” parmi les inventeurs. Une brillante candidature provient de trois scientifiques de la société Fraunhofer, une organisation de recherche allemande. Ils ont développé une peinture spéciale après avoir étudié de près la peau de requin. Cette peinture, lorsqu'elle est appliquée sur un pochoir spécial et appliquée sur la surface des avions, donne la structure de peau de requin et réduit la résistance. Les chercheurs affirment que si cette peinture était appliquée à tous les avions de la planète, elle permettrait d'économiser jusqu'à 4,48 millions de tonnes de carburant par an.
9 écoles de parcs à poissons et éoliennes
C'est assez fascinant de regarder un banc de poissons nager en synchronisation dans la mer. Ils semblent se suivre les uns les autres, même dans les virages brusques. Une théorie derrière ce comportement est que le poisson dans une école peut dériver des modèles d'écoulement du poisson environnant. La scolarisation est essentiellement une technique d’économie d’énergie.
Une équipe de Caltech dirigée par le professeur John Dabiri a conçu des éoliennes verticales fonctionnant de manière similaire. Lorsqu'ils sont regroupés, ils gagnent en efficacité énergétique en utilisant le courant d'air généré par les turbines voisines. Le résultat est un ensemble d'éoliennes pouvant surperformer les éoliennes conventionnelles. Ces résultats ont été corroborés par des études similaires réalisées par Stanford, l’Université Johns Hopkins et l’Université du Delaware.
8 baleines à bosse et des pales de turbine
La nature a encore plus à nous apprendre sur l'efficacité de l'énergie éolienne, comme l'a démontré le rorqual à bosse. Les baleines à bosse et les éoliennes en bénéficient en réduisant la traînée sur leurs surfaces. Le gentil géant y parvient grâce aux bosses de ses nageoires, appelées tubercules. Les tubercules permettent à la baleine de manœuvrer avec une traînée minimale, nécessaire lors de la recherche de nourriture.
Bien entendu, la conception est bien adaptée aux éoliennes. Le professeur Frank Fish de l’Université de West Chester a travaillé avec une équipe à la conception d’une aube de turbine à tubercules. La conception qui en a résulté a fonctionné si bien qu’elle a même pu capter du vent dans les zones à faible vitesse du vent. Fish est président d'une opération basée au Canada appelée Whalepower, qui se consacre à l'amélioration de la conception des turbines et des ventilateurs en fonction des conclusions de son équipe.
7 geckos et adhésif puissant
Admettez-le: à un moment de votre vie, vous avez été un peu jaloux que les geckos puissent grimper sans effort sur les murs. Le mystère du lézard qui grimpe aux murs a déconcerté les observateurs pendant des millénaires. Il a finalement été résolu en 2002, lorsque les chercheurs ont découvert des millions de minuscules poils sur les pieds du gecko appelés soies. Les soies aident à produire des forces électrostatiques faibles à courte portée appelées forces de van der Waal.
Bien que de nombreuses applications aient été proposées pour cet exploit de la nature, une en particulier a déjà été couronnée de succès: un produit appelé Geckskin. Trois diplômés entreprenants de l'Université du Massachusetts, Amherst, ont créé ce super adhésif réutilisable inspiré de la mécanique des pieds de gecko. Le matériau collant peut contenir jusqu'à 317 kilogrammes (700 lb) sur un mur lisse. Depuis ses débuts, Geckskin a été salué par des organisations et des organes de presse tels que CNN, Bloomberg et Le gardien (le dernier qui l’appelait «papier-mouche pour les éléphants»).
6 chauves-souris et SmartCanes
Les chauves-souris sont réputées pour leurs prouesses nocturnes, qui découlent de leur capacité unique à distinguer les objets dans le noir à l'aide de l'écholocation. Ils émettent des fréquences sonar aiguës qui rebondissent sur des objets avec lesquels la créature pourrait potentiellement entrer en collision en vol.
Une équipe de chercheurs de l'Institut indien de technologie de Delhi, en Inde, s'est inspirée des chauves-souris pour révolutionner la canne blanche utilisée par les aveugles. Grâce à leurs recherches, ils ont créé le SmartCane. L'appareil émet un signal similaire à celui des chauves-souris pour détecter les objets potentiellement dangereux.L'appareil se fixe à une canne blanche standard. Lorsque les ondes reviennent dans l'appareil, celui-ci vibre pour que l'utilisateur sache éviter un objet sur son parcours.
Bien que des technologies similaires existent déjà, telles que le très répandu Ultracane, les développeurs de SmartCane voulaient créer un produit non seulement utile, mais abordable pour tout le monde. Le SmartCane coûte environ 50 USD, comparé à l’Ultracane à 1 000 USD.
5 coléoptères et récolte de l'eau
La mise au point de méthodes efficaces de récupération de l’eau a été l’un des plus grands défis de l’ère moderne. L'eau est une ressource si précieuse qu'il est difficile de croire qu'une créature puisse la tirer simplement de l'air. Cependant, le Stenocara gracilipes le scarabée peut faire exactement cela.
Ce coléoptère est originaire du désert côtier du Namib, dans le sud-ouest de l'Afrique, l'un des endroits les plus chauds et les moins accueillants de la planète. Lorsque le vent emporte le brouillard de l'océan, des gouttelettes d'eau s'accumulent le long d'une série de bosses en forme de verre le long du dos du scarabée. Les gouttes coulent ensuite dans de petits canaux jusqu'à la bouche du scarabée. Ce processus est crucial pour la survie de l'insecte, car le brouillard ne roule que six fois par mois environ.
Les chercheurs ont tenté à plusieurs reprises de reproduire cette capacité utile. En premier lieu, des scientifiques du ministère britannique de la Défense ont mené des recherches en 2001 sur la création de tentes et de tuiles pouvant capter l’eau dans les régions sèches. Une entreprise appelée NBD Nano s'est également inspirée du scarabée. Fondée par quatre diplômés diplômés en biologie, en chimie organique et en génie mécanique, la société a pour objectif de produire une bouteille d'eau à remplissage automatique basée sur la coquille du coléoptère. En 2012, ils produisaient un prototype pour le marché.
4 éponges de mer et panneaux solaires
À première vue, l’éponge orange puffball peut ne pas sembler beaucoup. Pour quoi de plus pourrait-il l'utiliser, à part un accessoire de douche à la mode? Il s’avère que ces simples invertébrés ont une capacité spéciale à exploiter le silicium de l’eau de mer et à l’utiliser pour développer leurs corps spongieux. Ce processus pourrait potentiellement constituer un moyen de construire des panneaux solaires moins chers et plus écologiques.
Les fabricants créent généralement des panneaux solaires en déposant des produits chimiques sur une surface inerte afin de créer une fine couche cristalline. La couche agit comme un semi-conducteur qui génère un courant électrique lorsque la lumière du soleil l’atteint. Ce procédé à haute température et basse pression consomme beaucoup d'énergie et est donc coûteux.
Le chercheur Daniel Morse et son équipe de l’Université de Californie à Santa Barbara ont imaginé un moyen d’imiter la capacité de l’éponge de bouffante orange à produire du silicium sans utiliser de hautes températures ni de basse pression. L’éponge réalise cet exploit grâce à une enzyme appelée silicateine, qui aide à convertir l’acide silicique contenu dans l’eau de mer en pics de silice.
En utilisant du nitrate de zinc liquide au lieu de l'eau de mer et de l'ammoniac au lieu de la silicateine, l'équipe a été en mesure de reproduire le processus de l'éponge de mer et de l'appliquer à des cellules solaires. Ce processus doit encore être développé, mais il s’agit d’un moyen prometteur de rendre l’énergie solaire plus accessible à tous.
3 guêpes en bois et des exercices de l'espace
Les outils conçus pour être utilisés dans l’espace ont généralement les mêmes problèmes: ils sont encombrants, travaillent lentement et consomment de grandes quantités d’énergie. L'exercice spatial ne fait pas exception. Encore plus problématique, le mouvement des foreuses de type terrestre peut les faire flotter dans un environnement de faible gravité.
Entrez la grande guêpe des bois. Aussi connue sous le nom de guêpe à queue rousse, les femelles de cette espèce portent un ovipositeur, une structure en forme de tube pointu utilisé pour la ponte des œufs, à l'arrière de leur corps.Elle pond des œufs en trouvant un arbre convenable, en poussant l'ovipositeur dans le tronc, et déposer les oeufs dans le coffre. Tout le processus ne lui fait aucun mal, ce qui est impressionnant, étant donné que ce petit insecte est en train de plonger son corps dans du bois solide.
En 2006, une équipe de quatre scientifiques de l’Université de Bath, au Royaume-Uni, a publié un document proposant un exercice spatial inspiré de la guêpe femelle. Ce foret serait suffisamment puissant pour percer des roches solides en utilisant le même design que l’ovipositeur. Julian Vincent, professeur en biomimétique de l'équipe, a déclaré que le plus difficile était de convaincre les agences spatiales d'accepter le nouveau design. Il dit que les ingénieurs spatiaux n’aiment généralement pas utiliser les nouvelles technologies si les technologies actuelles fonctionnent toujours.
2 papillons et écrans anti-reflets
Les papillons sont très doués pour inspirer la technologie visuelle. Il n’est donc pas surprenant que le secret de l’élimination de l’éblouissement de l’écran des téléphones portables provienne également de ces adorables créatures. En 2015, des chercheurs allemands de l'institut de technologie de Karlsruhe ont fait une découverte surprenante: la présence de structures nanoscopiques de forme irrégulière sur les ailes du papillon aile de verre élimine la plus grande partie de la lumière réfléchie. Leurs conclusions ont été publiées dans la revue Nature Communications.
La recherche sur la manière d'appliquer cette technologie aux écrans de périphériques mobiles est toujours en cours. En cas de succès, vous pouvez embrasser en luttant pour lire votre téléphone en plein air au revoir.
1 termites et bâtiments écologiques
Le monticule de termites est un véritable exploit de la nature en Afrique. Construites entièrement en terre, ces structures peuvent résister à une hauteur surprenante et abriter d’immenses colonies de termites. Non seulement cela, mais ils ont aussi une méthode très efficace pour réguler la température et la ventilation. D'une part, les monticules sont généralement construits avec une orientation nord-sud. Cela permet au monticule d’absorber la chaleur jusqu’à sa base lorsque le soleil est bas et d’éviter une exposition excessive à la chaleur pendant la partie la plus chaude de la journée. Les termites ouvrent et ferment une série d’évents à l’intérieur du monticule afin de réguler l’air chaud qui monte à la base de la structure. Génial, non?
Les ingénieurs du monde entier ont pris conscience des capacités de conception des termites et les ont adaptées à une utilisation humaine. Le plus grand complexe commercial et de bureaux du pays, le Eastgate Centre de Harare au Zimbabwe, a été construit sur des principes d'architecture verte inspirés par les termites. Ce bâtiment ne possède pas de système de chauffage ou de refroidissement conventionnel, mais utilise un système passif composé de ventilateurs et de bouches d'aération pour réguler les températures toute l'année. Il a été conçu par l'architecte local Mick Pierce, qui a également conçu un bâtiment similaire à Melbourne, en Australie.