Biomimétrie comment la nature a inspiré la technologie d'aujourd'hui
La technologie et la nature ont traditionnellement été perçues comme des forces divergentes - la technologie a souvent été un moyen de créer des objets ou des énergies qui ne se produisent pas naturellement dans notre environnement. Cependant, de nouvelles approches de développement de produits et de technologies telles que biomimétisme et conception générative ont commencé à renverser cette tendance.
La conception générative est le processus consistant à prendre le cadre d'une idée et à le traduire en un ensemble de règles, qui sont ensuite interprétées par un ordinateur très puissant. En simulant des milliers de variations à l’aide de l’informatique haute puissance, ce processus imite le processus naturel d'évolution.
Jeff Kowalski, Chief Technology Officer chez Autodesk, décrit le processus de conception générative, “Les algorithmes d’apprentissage automatique dans les ordinateurs peuvent maintenant détecter des modèles inhérents à des millions de modèles 3D et générer des taxonomies sans direction ni intervention humaine.” La biomimétrie est “une approche de l'innovation qui cherche solutions durables aux défis humains par imiter les modèles et les stratégies éprouvés de la nature.”
Ci-dessous, nous examinons 10 exemples épiques de technologies inspirées par la nature qui utilisent ces concepts de biomimétisme et / ou de conception générative..
1. Médicaments et vaccins - Oursin
Des chercheurs australiens ont reproduit la manière dont les oursins construisent une coquille externe rigide pour se protéger, afin de protéger les protéines du médicament et du vaccin contre les variations de la température ambiante.
Ce processus chimique de création d'une couche protectrice est particulièrement utile pour des applications telles que des médicaments distribués dans des pays où les systèmes de transport ou de réfrigération sont médiocres..
2. Centre aquatique national, Beijing - Structure à bulles
L'emblématique centre de natation et de plongée des Jeux olympiques d'été de Chine de 2008 présente un extérieur unique composé de centaines de bulles extrudées dans un motif apparemment aléatoire..
Cependant, cette configuration de bulles n’est pas aléatoire du tout, elle repose plutôt sur la géométrie précise trouvée dans les systèmes naturels tels que les cellules, les structures moléculaires et les cristaux. La reproduction des modèles existants dans la nature conduit à la subdivision la plus efficace de l'espacement tridimensionnel.
3. Théâtres de l'Esplanade de Singapour - Le Durian
Situés presque à l'équateur dans un climat très chaud, les théâtres Esplanade de Singapour présentent un toit vraiment unique, à la peau de verre, inspiré du fruit local Durian..
Un système composé de centaines de panneaux en aluminium de forme triangulaire est incliné en fonction de la direction du soleil, protégeant ainsi le complexe de la chaleur et de la lumière directe du soleil tout en inondant l'intérieur de la lumière naturelle.
4. Mélangeurs d'eau - Calla Lillies
Les spirales centripètes du lis calla ont inspiré la technologie industrielle de mélange d’eau développée par Pax Scientific. La conception naturelle du lis est idéale pour sa capacité à aider le flux d'eau.
La technologie de mixage correspondante offre la possibilité de “circuler 10 millions de gallons avec la même empreinte énergétique que trois ampoules de 100 watts.”
5. Turbines - Aileron de Baleine
Les nageoires des rorquals à bosse ont des bords bosselés et irréguliers appelés tubercules. Il a été prouvé que les tubercules permettent une dynamique des fluides bien supérieure aux ailerons aux bords lisses.
En s’inspirant des nageoires aux formes irrégulières de ces baleines géantes, des entreprises telles que WhalePower et d’autres ont développé “tubercule” les pales utilisées dans les ventilateurs et les turbines fonctionnent avec une efficacité bien supérieure à celle des pales traditionnelles.
6. Maillots de bain - peau de requin
La peau d'un requin est composée de milliers et de milliers d'échelles qui se chevauchent, appelées “denticules dermiques”. Ces denticules perturbent la formation de tourbillons d’eau turbulents et permettent au requin de se déplacer plus efficacement et plus rapidement dans l’eau..
Aux Jeux olympiques de 2008, Michael Phelps et d’autres nageurs portaient des costumes comportant un tissu conçu pour imiter la peau d’un requin et qui ont par la suite éclipsé de nombreux records du monde. Bien que de telles combinaisons soient maintenant interdites dans les compétitions de natation, l’idée de mimer les denticules d’un requin est aujourd'hui utilisée sur les coques de bateaux pour améliorer l’efficacité..
7. Bio-Batteries - le corps humain
Le corps humain crée de l'énergie grâce à la réaction chimique appelée métabolisme. Quand une personne consomme des glucides ou des sucres, les enzymes du corps décomposent le glucose et libèrent de l'énergie. Les scientifiques travaillent maintenant à la création de batteries fonctionnant avec des composés organiques tels que le sucre pour générer de l'énergie: une batterie bio.
Les chercheurs de plusieurs universités, ainsi que de sociétés telles que Sony, travaillent depuis une bonne partie de la décennie à créer une batterie bio rentable. En 2007, Sony a développé avec succès un prototype de pile biologique qui utilisait des enzymes pour générer une sortie d’énergie suffisante (50 mW) pour alimenter un Walkman..
8. Matériau synthétique - GM Spider Silk
La soie créée par les araignées pour tisser leurs toiles est un supermatériel naturel. Parce que les araignées sont de nature territoriale et cannibale, “récolte” La soie d'araignée n'a jamais été commercialement viable, et même une fois obtenue, les fils individuels de la soie d'araignée sont si fins qu'il faudrait créer de nouveaux systèmes de filature afin de tisser les fils ensemble..
Cependant, une start-up basée à Emeryville, en Californie, appelée Bolt Threads, a prétendument résolu le problème en utilisant des micro-organismes génétiquement modifiés. Si la technologie s'avère viable, les cas d'utilisation potentiels pourraient inclure “gilets pare-balles, bouteilles d'eau biodégradables et cordes de suspension souples pour ponts.”
9. Matériaux imperméables - Ailes de papillon
En 2013, une équipe d'ingénieurs du MIT a mis au point ce qui a été décrit comme le matériau le plus hydrofuge jamais fabriqué. Leur conception comprend un matériau avec de minuscules stries de silicium qui imitent les motifs des ailes du papillon Morpho..
Le matériau est si efficace qu’à des températures extrêmement froides, l’eau rebondissait plus rapidement qu’elle ne gèlait, suggérant des applications potentielles de la technologie sur les ailes d’aéronefs et les turbines, ainsi que des vêtements résistant à l’eau.
10. Ruban Adhésif - Gecko Orteils
Les pieds d'un gecko sont exceptionnellement collants en raison de leur “groupes de longues structures minces en forme de spatule appelées soies qui augmentent la surface et amplifient les attractions électriques faibles entre les orteils et une surface.”
Un groupe de chercheurs de l’Université de Stanford a récemment mis au point un matériau adhésif artificiel sur la base de ces concepts qui ont permis à un étudiant diplômé d’échelonner un mur de verre en utilisant deux tampons à la main fabriqué à partir du matériau. Mis à part les murs d'escalade comme Spiderman, la technologie a des applications potentielles dans l'industrie manufacturière qui remplacer les systèmes existants qui utilisent une puissance d'aspiration ou des adhésifs chimiques.
Note de l'éditeur: Cet article est écrit pour Hongkiat.com par Andrew Armstrong. Andrew est un passionné de technologie et un conseiller en marketing numérique basé dans la région de la baie de San Francisco. Il vit à San Mateo en Californie avec sa femme et son jeune fils. Vous pouvez le joindre sur Twitter.
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