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10 inventions incroyables inspirées par les plantes et les animaux
Depuis nos débuts, nous sommes émerveillés par les innovations de la nature. Il y a des milliers d'années, nos ancêtres ont copié la façon dont les prédateurs pensaient, traquaient et chassaient. Même maintenant, avec toute notre technologie, la nature n’a pas perdu de son attrait. De nombreuses inventions ont été inspirées par les techniques observées dans les règnes végétal et animal.
Crédit d'image présenté: festo.com10 matériaux pour récolter de l'eau
Coléoptère du désert du Namib
La pluie n'a pas béni les sables du désert africain du Namib. La terre est brûlante, pourtant une épaisse couche de brouillard couvre les dunes de sable chaque matin. C'est la maison idéale pour le dendroctone du désert du Namib.
Lorsque les gouttelettes d'eau du brouillard s'accumulent sur la coquille du coléoptère, des stries hydrofuges canalisent les gouttes vers sa tête. La coquille est parsemée de petites bosses hydrophiles. À mesure que l'humidité s'accumule, les gouttelettes grossissent jusqu'à ce qu'elles glissent vers la bouche du coléoptère, étanchant ainsi sa soif.
Les ingénieurs du Massachusetts Institute of Technology ont emprunté cette compétence pour créer un matériau capable de récupérer l'eau de l'air ambiant. Fabriquée en verre et en plastique et criblée des mêmes arêtes minuscules, cette substance spongieuse est bon marché et peut être construite simplement en imprimant des points hydrophiles sur des feuilles de matériaux hydrophobes.
Si une tente de camping imitait cette surface, elle serait en mesure de récolter une journée d’eau chaque matin. En outre, la tolérance élevée de l'insecte à la chaleur suggère des réflecteurs infrarouges sur sa coque, ce qui peut être utile dans les champs nécessitant des équipements résistant à la chaleur, tels que la conception de fusées.
9 microrobots vivants
Lamproie
Les choses seraient certainement beaucoup plus faciles si les médecins pouvaient pénétrer à l'intérieur de votre corps et déterminer la cause exacte de la douleur ou de la maladie. La technologie d'imagerie est souvent granuleuse avec une faible résolution, tandis que les appareils d'IRM sont volumineux et coûteux.
Avec l'invention à venir de robots suffisamment petits pour nager dans votre circulation sanguine, la médecine deviendra beaucoup plus facile. Le cyberplasme est un robot qui est «vivant» dans un sens.
Chargé de capteurs provenant de cellules de mammifères réelles, il réagit aux produits chimiques et à la lumière de la même manière qu'un organisme vivant le ferait. Doté de capteurs oculaires et nasaux, le robot miniature contient un système nerveux artificiel alimenté par le glucose, qui enregistre les stimuli, qui est converti en signaux électriques de la même manière qu'un cerveau réel fonctionne.
Le cyberplasme est modelé d'après la lamproie, un type de poisson parasite à la forme allongée. Cet animal possède un système nerveux simple, facile à imiter et à construire dans un corps robotique. Avec le temps, le robot de la lamproie pourrait se faufiler à l'intérieur de votre corps pour rechercher des tumeurs, des caillots sanguins ou des produits chimiques.
8 bras robotique
l'éléphant
Composés de plus de 40 000 muscles, les troncs d'éléphants sont aussi agiles que des mains humaines, capables de cueillir des pommes dans une branche ou d'extraire un arbre entier du sol. Leur conception polyvalente a également inspiré un bras robotique. La société allemande Festo a mis au point le Bionic Handling Assistant, un appendice qui peut être utilisé pour modifier la technologie de manipulation en vue d’une coopération homme-machine.
Armant quatre griffes métalliques, le robot apprend exactement comme un bébé humain qui essaie par tâtonnements. En recherchant et en saisissant continuellement des objets, il détermine les muscles à déplacer. Le robot est capable de mémoriser les changements de position par le biais d'ajustements de pression dans les tubes qui alimentent ses muscles artificiels.
Fabriqué en polyamide, ce matériau structurel est suffisamment solide pour soulever des poids lourds tout en étant suffisamment agile pour effectuer des opérations délicates, telles que le ramassage d’un œuf. Le coffre s'avère être un avantage pour les usines, les laboratoires et les hôpitaux, car il fournit une manipulation supplémentaire aux projets dirigés par l'homme.
7 trains à grande vitesse
Martin-pêcheur et hibou
Quand ils sortent d'un tunnel, les trains à grande vitesse japonais créent un «boom de tunnel» assourdissant en raison de la forme du nez du train. En poussant l'air à haute vitesse, il crée un mur de vent qui crée une raquette et gaspille de l'essence en ralentissant le train.
La solution? Prenez conseil auprès des oiseaux.
Les martins-pêcheurs possèdent un bec profilé qui rend la pêche plus pratique. Grâce à la forme pointue de son nez, l'oiseau est capable de plonger dans les ruisseaux sans éclaboussure. Le bec réduit l'impact en permettant à l'eau de s'écouler au-delà du bec au lieu d'être poussée en avant.
Eiji Nakatsu, ingénieur et observateur d'oiseaux, a modifié le nez arrondi du train de balles pour imiter le dessin d'un bec de martin-pêcheur. Le train peut maintenant circuler à 300 km / h avec une consommation d'énergie et une résistance à l'air réduites.
De plus, grâce au hibou insaisissable, le bruit semblable à un tonnerre a également été atténué. Le nez a été modifié pour correspondre à la conception des plumes de la chouette, qui sont assez silencieuses pour échapper à la souris la plus inquiète.
6 robots squishy
Poulpe
Qui a dit que les robots devaient être durs et métalliques? Une équipe de chercheurs italiens a découvert les avantages du corps visqueux d’une pieuvre. Avec la capacité de nager, de tenir des objets et de ramper, le robot pieuvre utilise beaucoup moins de puissance de calcul pour fonctionner.
Au lieu de se déplacer de manière mathématiquement prévisible, comme des machines robustes, les robots poulpes se contractent, ondulent et se courbent. Ils manquent de membres rigides et de joints fixes, ce qui est un avantage.
D'autres robots modélisés à partir de squelettes solides nécessitent une programmation minutieuse et d'autres travaux pour les empêcher de se cogner dans les objets. Ils ont également tendance à devenir erratiques, voire dangereux, autour des humains et des nouveaux terrains.
Les robots doux sont beaucoup plus sûrs.Ils peuvent prendre de nouvelles formes et bien s’adapter à leur environnement. Avec de telles formes, il leur est possible de sauver des personnes piégées, d’interagir avec nous et de fonctionner sans programmation préalable.
5 fleurs de cyborg
Rose
Saviez-vous que les roses peuvent conduire l'électricité?
Magnus Berggren et son équipe de chercheurs suédois ont pu créer ce pouvoir en insérant des fils minuscules dans les systèmes des usines. Après avoir trempé les roses dans une solution de polymère organique, l'écorce de rose a été pelée pour révéler les minuscules «fils» de polymère qui serpentent à travers les tiges. Ils se sont révélés plus tard être conducteurs électroniquement.
Cette méthode a permis aux chercheurs de contrôler la physiologie des roses, par exemple en empêchant les fleurs de fleurir avant le gel ou en aidant à prévenir la sécheresse. Ces modifications ne vont pas dans les fruits ou les graines.
Bien que des modifications permanentes puissent avoir un impact négatif sur un écosystème, cette invention peut facilement être activée ou désactivée.
4 cathéters anti-germes
Requins
Avec sa forme élégante et sa durabilité, la peau de requin est utile pour toutes sortes de choses, des maillots de bain aux chaussures. Cependant, nous ne nous attendions pas à des cathéters.
Les germes sont une source de préoccupation dans tous les hôpitaux. Avec autant de personnes qui entrent et sortent, ce n’est un secret pour personne que les surfaces peuvent facilement se recouvrir de germes, transmettant ainsi la maladie d’un patient à l’autre.
L'ingénieur Tony Brennan a découvert que rien n'est plus propre que la peau de requin. La surface est criblée de minuscules tapis d'écailles ressemblant à des dents qui empêchent le mucus, les algues et les balanes de s'accrocher au corps des requins. Heureusement, la peau de requin va également arrêter les bactéries causant des maladies telles que E. coli.
Sharklet est une entreprise qui profite de ce concept. Jusqu'ici, ça marche. Leur prochaine étape consiste à inventer des cathéters en peau de requin, qui pourraient aider à prévenir une source commune d’infections.
3 Conservation du vaccin, de l’ADN et des cellules souches
Plantes Résurrection, Tardigrades, Et Plus
Utilisant une hibernation extrême, les plantes de la résurrection, une espèce de mousse du désert qui se dessèche sous des températures extrêmes, «meurent» et semblent mortes pendant des années, voire des décennies. Mais une fois que les pluies sont revenues, les plantes redeviennent facilement luxuriantes et vertes.
Les tardigrades, ours aquatiques microscopiques, sont également l'un des animaux les plus résistants de la planète. Ils ont été projetés dans l’espace, exposés à des températures extrêmes comme le zéro absolu et 150 ° C (300 ° F), et obligés de supporter les radiations et de passer des années sans eau.
En réponse, les ours en eau se ratatinent. Puis ils se réveillent, se réhydratent, quand leur environnement redevient favorable. Les crevettes de saumure, les nématodes et la levure de boulangerie ne sont que quelques-unes des autres qui utilisent des techniques similaires d'hibernation.
Au cours de ces essais, les organismes ne font que remplacer toute l’eau de leur corps par du sucre. À mesure que le sucre durcit dans le verre, les organismes entrent dans un état d'animation suspendue. Cette méthode peut certes tuer des êtres humains, mais c’est toujours une bonne nouvelle pour nous: les vaccins, l’ADN et les cellules souches peuvent maintenant être conservés plus longtemps.
Chaque année, deux millions d'enfants meurent de maladies faciles à prévenir. Les vaccins périssent rapidement dans les climats chauds, mais ce préservatif à base de sucre se durcit en perles microscopiques dans les vaccins, prolongeant leur durée de vie de plusieurs années.
2 robot qui saute sur l'eau
Araignée d'eau
Les insectes écumeurs peuvent marcher sur l’eau grâce à la «peau» qui recouvre chaque corps de liquide. Connues sous le nom de tension superficielle, les molécules se collent dans une force appelée cohésion.
Un robot léger a été construit qui saute plutôt que de marcher sur l'eau. Ce robot est souple et ne pèse que 68 milligrammes. Bien que les ingénieurs aient déjà conçu des robots capables de marcher sur l’eau, celui-ci est unique car il peut sauter à la surface de l’eau sans s’enfoncer.
Les chercheurs ont pu le faire en observant des maraudeurs. Ces insectes accélèrent leurs jambes progressivement, ne lâchant pas l'eau avant le moment de sauter. Ils exercent la bonne force en maintenant la tension superficielle intacte et entière.
Empruntant cette tactique, le robot applique progressivement suffisamment de couple pour se lancer, mais ne dépasse pas la limite de la «peau» de l'eau. Cette action imite le mouvement de la jambe d'une puce et peut atteindre une hauteur impressionnante de 14 centimètres. Ce bot miniature peut s'avérer utile dans les opérations de surveillance et de sauvetage.
1 meilleure vision des rayons X
Homard
Il est difficile de travailler avec les rayons X. C'est pourquoi les appareils à rayons X installés dans les aéroports sont si encombrants. Cependant, les scientifiques copient actuellement une technique utilisée par les yeux de homard pour obtenir une meilleure vision aux rayons X.
Au lieu de la réfraction, ou la flexion de la lumière par une lentille, les homards utilisent la réflexion. Leurs yeux sont couverts de carrés, semblables à des miroirs plats, qui réfléchissent la lumière selon des angles précis pour former des images dans toutes les directions.
Cette conception s'avère utile aux astronomes, qui aspirent à des télescopes capables de focaliser les rayons X de certaines zones de l'espace. Tandis qu'un miroir ordinaire ne laisse passer que les rayons X, les formes des yeux du homard sont utilisées pour créer des rangées de minuscules tubes carrés et creux en verre au plomb. Le matériau, courbé en forme de paupières, reflète les rayons X et est emballé dans des télescopes.
Ces crustacés ont également inspiré d’autres inventions, telles que les micropuces et le dispositif d’imagerie à rayons X Lobster Eye, une «lampe de poche» capable de voir à travers les murs en acier d’une épaisseur de 8 centimètres (3 po).
Lorsque l'appareil envoie une chaîne de rayons X de faible puissance à travers un mur, quelques objets rebondissent sur les objets de l'autre côté. Ces signaux sont acheminés dans les tubes et créent des images exactement comme le font les yeux du homard. Cette invention peut s'avérer importante pour localiser des biens volés ou illégaux.