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Bionics - histoire, sujets et exemples

Bionics - histoire, sujets et exemples


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Apprendre de l'évolution signifie apprendre la technologie

L'évolution ne peut fonctionner qu'avec le matériel existant et n'est en aucun cas parfaite: les orangs-outans, par exemple, sont des habitants des arbres, mais ne sont pas adaptés à 100% à la vie des arbres. Chez l'homme, des maladies telles que des lésions des disques intervertébraux résultent de la marche debout.

Pour presque tous les problèmes qui se posent dans les constructions humaines, il existe des homologues dans la nature qui proposent des modèles pour résoudre ce problème: le vol planeur du condor montre, par exemple, comment un gros corps peut voler dans les airs sans tomber, et les corps de pingouins, de dauphins et de requins montrent quelles formes sont les meilleures pour se déplacer sous l'eau.

Qu'est-ce que la bionique

La bionique, la bio- (logique) et la (technologie) signifient la pratique scientifique pour transférer des solutions biologiques à la technologie humaine. Des zoologistes, des botanistes et des neurobiologistes, des chimistes et des physiciens travaillent avec des médecins, des ingénieurs et des concepteurs.

Biologie technique et bionique

Alors que la biologie technique étudie les relations entre la forme, la structure et la fonction et utilise des méthodes techniques pour cela, la bionique tente de mettre en œuvre techniquement des structures et des structures de la nature.

Les fonctions biologiques, adaptations, processus, organismes et principes offrent des solutions aux problèmes techniques.

Les animaux et les plantes fournissent aux bioniques des idées pour transférer des principes actifs de la nature à la technologie. Cela inclut également la biotechnologie, à savoir l'utilisation d'enzymes, de cellules et d'organismes entiers dans des applications techniques.

De bas en haut ou de haut en bas

Un produit bionique se développe en plusieurs étapes - soit de haut en bas (de haut en bas) ou de bas en haut (de bas en haut)

De bas en haut commence par l'exploration de la base biologique, la forme, la structure et la fonction (comment les pieds d'un gecko sont-ils structurés?). Ensuite, les chercheurs essaient de comprendre les principes et les lois (pourquoi le gecko peut-il courir au plafond?).

Ceci est suivi par l'abstraction. Les scientifiques se détachent du contexte biologique, développent des modèles fonctionnels et des modèles mathématiques afin de mettre en œuvre techniquement les principes actifs

Au final, la mise en œuvre technique suit à l'échelle du laboratoire, à l'échelle industrielle et enfin en tant que produit commercialisé.

De haut en bas, c'est l'inverse. Au début, il y a un problème technique. Par exemple, un produit existant devrait s'améliorer. Mais comment? Puis commence la recherche de solutions biologiques, suivie des fondements biologiques, de l'abstraction et de la mise en œuvre.

La bionique doit être innovante et créative, il ne s'agit plus seulement de copier la nature, mais de transférer des effets fondamentaux dans divers domaines.

Corps artificiels

Dans la région anglo-américaine, la bionique fait référence à des corps et organes artificiellement produits qui imitent ou superposent un exemple vivant. D'autres termes pour cela sont la robotique ou les prothèses.

La neurologie, par exemple, expérimente maintenant des prothèses qui imitent les membres humains et répondent aux commandes mentales. Le plan est de transférer des informations au cerveau et de donner ainsi aux personnes touchées leur sens du toucher.

L'évolution comme modèle

Dans l'ensemble, l'évolution de la vie offre le modèle de la technologie - et aussi de la créativité naturelle. L'évolution, selon Charles Darwin, «la sélection par sélection naturelle» signifie que les espèces les plus adaptées aux compétences particulières s'adaptent à une situation spécifique.

La fonction originale des parties du corps et des sens peut changer complètement: les pattes antérieures des chauves-souris, par exemple, se sont développées en ailes.

Nature et technologie

La nature offre donc un potentiel inépuisable de solutions aux problèmes fonctionnels qui dépassent tout ce à quoi les gens pourraient penser. Cependant, il est similaire au progrès technique: en particulier à l'époque industrielle comme la révolution numérique, des «sauts d'innovation» sont nécessaires.

Par exemple, comment construire des machines qui prélèvent des échantillons dans les gorges du fond marin et évitent les obstacles? Les «voitures sous-marines» à roues sont aussi peu une question que les sous-marins qui ne peuvent pas se déplacer entre les décombres et les grottes.

Les robots offrent ici une solution calquée sur les homards, les écrevisses et les écrevisses, avec des bras de préhension que représente le modèle de poulpe.

Critères

Un produit n'est considéré bionique que s'il:
1) a un modèle biologique
2) extrait de ce modèle
3) est transféré vers une application technique

La nature étonne chaque jour à nouveau les scientifiques: presque tous les problèmes techniques sont des problèmes qui se sont posés ou se sont posés au cours de l'évolution et pour lesquels la nature a trouvé une solution.

Bionique et évolution

Les bioniques d'aujourd'hui comparent leur approche au processus évolutif:

individuelCréatureObjet à optimiser
mutationChangement accidentel de l'information génétiqueChangement aléatoire des variables d'entrée variables
(= Paramètre d'objet)
RecombinaisonMélange du génome parentalNouvelle combinaison de paramètres d'objet parental
sélectionSélection des individus les mieux adaptés à l'environnementSélection des personnes qui répondent le mieux au critère d'optimisation

Les produits optimisés de cette manière servent à protéger les émissions, ils préservent les ressources, soulagent l'environnement et soutiennent la protection de l'environnement.

Animaux et technologie

Apprendre des animaux signifie développer la technologie. La biologie a inspiré d'innombrables réalisations techniques: des trains à grande vitesse sur le modèle du martin-pêcheur, dans lesquels une couche d'os amortit la tête lorsqu'elle touche l'eau, ou la peau de requin avec sa structure en papier émeri comme modèle pour les combinaisons de plongée; La truite était le prototype du ballon de pilotage, les pics étaient l'inspiration du piolet et du marteau-piqueur; Les poulpes ont la forme naturelle de têtes de ventouses et de bras articulés.

Au début de la culture

La bionique est un terme très jeune, mais il est à l'origine de toute culture humaine. Le développement biosocial des personnes a toujours eu pour but de copier la nature culturellement.

Nos premiers ancêtres ont vu le vol du faucon, ont fait des arcs et des flèches, et ont ainsi copié ce vol. La lance a son modèle dans les défenses des éléphants et les cornes de l'antilope, le couteau copie les dents des grands félins et des loups. Lorsque les gens chassaient les animaux et fabriquaient des vêtements à partir de leur fourrure, ils imitaient la fourrure qui réchauffait les semblables.

Les cultures traditionnelles conscientes de cette dépendance expriment ce modèle dans les objets eux-mêmes: les indigènes américains sculptaient le bout de leurs flèches en forme de têtes de faucon.

Voler comme un oiseau

Les pigeons volent aussi vite que l'endurance et avec un corps massif - ils ont donc toutes les caractéristiques qu'un avion de ligne devrait avoir. En fait, l'avion le moins perturbateur conçu par Igo Etriel avait le pigeon comme modèle.

Le pionnier de l'aviation a jeté un coup d'œil au fuselage et à la queue de son avion artificiel à partir de pigeons citadins et a écrit: "Au cours de l'hiver 1909-1910, j'ai conçu l'appareil (...) basé sur le modèle d'un oiseau en position de vol plané."

Léonard de Vinci

Léonard de Vinci a déjà pris des oiseaux comme modèles pour ses machines volantes et a méticuleusement calculé comment le vol fonctionnait pour chaque espèce d'oiseau. Da Vinci a grandi en Toscane.

Les peintures de Léonard, ses sculptures et ses machines d'ingénierie le caractérisaient comme un penseur écrasant, même entre les érudits universels de la Renaissance: il était un peintre comme un mécanicien, un anatomiste comme un scientifique et un philosophe naturel comme un architecte.

Mais à ce jour, son accès sensuel au monde a disparu derrière le mythe. Da Vinci était aussi créatif qu'il était enraciné dans le sol. Les dessins de Léonard du terrain rural autour de son lieu de naissance montrent que le génie de la Toscane rurale est resté profondément lié.

Ce qui était inhabituel pour un artiste de la Renaissance, c'est qu'il n'avait pas de formation artistique de la petite enfance. Au lieu de cela, il a grandi dans la nature culturelle du nord de l'Italie et le garçon a passé la plupart de son temps dans l'environnement naturel.

Ici, l'enfant a étudié les mouvements des oiseaux de proie et s'est inspiré de ses machines volantes ultérieures. L'un de ses premiers souvenirs était un rêve dans lequel un oiseau de proie volait vers le visage de Léonard et pressait sa queue contre les lèvres du rêveur.

De tels souvenirs montrent que les premières racines de Da Vinci dans l'acquisition de connaissances n'étaient ni religieuses au sens chrétien ni purement scientifiques au sens moderne, mais ressemblaient à la pensée chamanique des cultures traditionnelles qui combinent une expérience sensuelle et une compréhension systématique de la réalité naturelle. Dans cette façon de penser, la science, l'art et la philosophie naturelle ne sont pas séparés, mais des aspects différents d'une même perception.

Leonardo a étudié la manière dont les ailes des oiseaux changent de forme, c'est-à-dire les ailes déployées lors du départ, s'effondrent au service, et il a examiné la structure et la fonction de la plume d'oiseau. Sur cette base, il a conçu des ailes battantes pour les personnes volantes. Mais ils ne pouvaient pas fonctionner car le poids corporel d'une personne est beaucoup trop important par rapport à la performance de ses muscles.

Otto Lilienthal

Otto Lilienthal, la première personne à réussir dans les airs, a observé de près le vol des cigognes blanches dans son enfance. En 1889, il publie son ouvrage «Le vol des oiseaux comme base de l'art du vol».

Les cigognes lui ont appris que le vol à voile est crucial pour le vol. Les cigognes parcourent de longues distances et économisent beaucoup d'énergie. L'ingénieur ornithologue a conclu qu'il était possible d'imiter ce vol plané si un humain ne pouvait contrôler les ailes que comme un oiseau.

Une voile de coton sur un bambou et une canne brute est devenue le planeur de hauteur de Lilienthal. Il a été la première personne à atteindre une altitude plus élevée en plein air qu'au départ. Lilienthal a volé avec succès 2000 fois, puis s'est écrasé et est mort.

Voler avec les muscles - le condor

Le condor andin est l'un des plus gros oiseaux qui peuvent voler. Cela dépend des courants d'air chaud pour se lever.

Paul MacCready, un ingénieur américain, a étudié le vol condor ainsi que les phénomènes météorologiques dans les années 1970. Son plan était de développer une machine volante qui mettrait autant de poids que possible dans l'air avec peu d'énergie.

Le condor d'un poids de 13 kilogrammes et d'une envergure pouvant atteindre 3,50 m, qui atteignait près de 6000 m en vol plané, était pour lui l'objet d'étude idéal.

MacCready a observé que les condors ne démarrent pas par une matinée froide et doivent passer longtemps sur terre même après un repas somptueux. De là, il a conclu que ce n'était pas la force du condor, mais l'envergure qui permettait de porter le poids.

Il a conçu le "Gossamer Condor" (condor de fil d'araignée), un avion d'une envergure de 29,25 mètres et d'une longueur de 9,14 mètres. La construction sur tubes en aluminium et film polyester spécial ne pesait que 31,75 kilogrammes.

L'appareil pourrait être entraîné par des pédales. En 1977, un cycliste professionnel, Bryan Allen, a commencé avec le "Condor". Allen a été la première personne à décoller seule du sol.

Quelques années plus tard, MacCready construisit le "Gossamer Albatros", nommé d'après le seul groupe d'oiseaux, dont certains ont une envergure encore plus large que le Condor, et Allen a volé avec lui à travers la Manche.

Winglets

Les planeurs parmi les oiseaux déploient les plumes extérieures sur les ailes dans l'articulation et réduisent ainsi les tourbillons d'air qui se forment autrement sur l'aile - ils divisent le flux d'air en de nombreux petits «courants». C'est ainsi qu'ils gagnent de l'énergie.

L'aviation utilise de telles "winglets", sous la forme de petites ailes d'avions verticales. Ils augmentent à la fois la vitesse des pilotes de chasse et la consommation d'énergie des engins de transport.

La TU Berlin a mené des expériences en soufflerie avec une aile dans laquelle les winglets pouvaient être ajustés individuellement.

Voler comme une chauve-souris

Clément Ader n'a pas utilisé d'oiseaux, mais des chauves-souris comme modèle pour son avion Éole. Il a effectué le premier vol motorisé habité. Cependant, il s'est terminé après 50 mètres.

Kingfisher sur rails

Des oiseaux qui inspirent les inventeurs à construire des avions - cela a du sens à première vue. Mais qu'est-ce que le martin-pêcheur, qui se tient dans les airs comme un joyau bleu brillant, puis plonge dans l'eau et attrape des poissons, a à voir avec un train à grande vitesse?

Eiji Nakatsu a développé le Shinkansen, un train rapide qui relie Tokyo à Hakata. La différence de pression lorsque le train est entré dans un tunnel était si grande qu'elle a sauté à chaque fois - une imposition pour les passagers.

L'ingénieur en chef a cherché des solutions dans la nature et a trouvé le martin-pêcheur, ce qui entraîne des changements rapides dans la résistance de l'air.

Le long bec de l'oiseau réduit le choc entre l'air faible et la forte résistance à l'eau. Le Shinkasen avait un "long museau", ce qui a résolu le problème du tunnel ainsi que l'entrée dans la surface de l'eau lors de la pêche.

Le train est également devenu plus rapide et utilise moins d'énergie.

Cependant, ce n'est pas le seul "miracle" dans le corps du martin-pêcheur: sa rétine contient deux puits de vision. Hors de l'eau, il n'utilise qu'un seul d'entre eux, et seulement le second dans l'eau. De plus, sa rétine contient des gouttelettes d'huile afin qu'il perçoive mieux les couleurs et puisse s'orienter sous l'eau.

Si la science comprend le fonctionnement de ce «système sous-marin», il peut être utilisé pour construire des dispositifs pour améliorer la vue sous-marine des plongeurs.

Coques d'avion au design thon

Le modèle du fuselage idéal n'était pas un oiseau, mais un poisson. Le technicien aéronautique Heinrich Hertel cherchait un modèle dans la nature pour un avion aérodynamique, et le thon a donné un modèle.

Les bonitos sont particulièrement profilés car la partie de leur corps ayant le plus gros volume n'est pas sur la tête mais derrière les branchies. Ainsi, l'eau coule à travers eux uniformément. De plus, le corps ne s'effile pas progressivement sur la queue, mais brusquement. En conséquence, le flux ne se rompt que dans une petite partie du corps.

D'autres poissons de haute mer et mammifères marins ont des formes de corps comparables, tarpon ainsi que des dauphins - et ils servent également d'exemples pour les ingénieurs aéronautiques.

Un avion suisse appelé "Smartfish" rend hommage aux animaux marins qui ont fourni le modèle. Il a une coque courbée comme le thon et utilise donc moins de carburant que les autres avions de même taille, est facile à diriger et moins sujet aux turbulences.

Cependant, le thon a développé un autre ajustement pour se déplacer plus rapidement. Ses nageoires pectorales servent de gouvernails et de freins. Lorsque les thons sont à «pleine vitesse», ils battent leurs nageoires contre le corps. Aujourd'hui, les chercheurs testent si les «parties extérieures» des voitures et des poissons peuvent également être repliées à grande vitesse pour améliorer l'aérodynamisme.

Le ballon volant et la truite

La truite a fourni le modèle d'un ballon de pilotage moderne.

Les zeppelins ont prospéré brièvement au début du 20e siècle. Le Zeppelin Hindenburg était l'un des deux plus gros dirigeables. Le 6 mai 1937, le remplissage de tissu d'hydrogène a brûlé et 36 personnes sont mortes.

Le navire a brûlé en ferraille d'aluminium à l'aéroport de Lakehurst aux États-Unis en une demi-minute. La cause exacte est encore inconnue, le capitaine croyait en un assassin. Cependant, le résultat était certain: le trafic aérien avec des zeppelins a pris fin brutalement.

Aujourd'hui, cependant, ces ballons de pilotage pourraient faire un retour. Les prévisions météorologiques sont aujourd'hui beaucoup plus fiables et les tempêtes peuvent donc être évitées. La technologie moderne pourrait également contrôler les mélanges de gaz dangereux.
L'Institut suisse de recherche et de technologie Empa examine la truite comme un archétype de ces dirigeables du futur.

La truite a peu de masse musculaire. Avec son corps en forme de fuseau, il accélère rapidement. Il utilise idéalement le vortex d'écoulement et se déplace avec une résistance minimale. Pour ce faire, elle plie le corps et frappe la nageoire caudale dans la direction opposée.

Les scientifiques suisses appliquent désormais ce mouvement à un nouveau type de ballon de pilotage. Les polymères électroactifs (EAP) alimentent ce ballon en convertissant l'énergie électrique en mouvement. Ces polymères sont situés là où se trouvent les flancs et la queue de la truite, et là où les muscles entraînent le mouvement des vagues dans l'eau. Les chercheurs ont reconnu à partir de la truite comment la conversion d'énergie en mouvement peut être augmentée.

Peau de requin pour combinaisons de plongée

Il y a à peine deux décennies, une surface lisse était considérée comme idéale pour se déplacer sous l'eau. Cependant, les nageurs permanents de la mer, les requins-marteaux ou les requins à pointe noire, sont couverts d'écailles placoïdes, qui sont faites du même matériau que les dents de requin.

Leurs écailles sont ondulées et décalées les unes des autres. Cela réduit le frottement entre l'eau et la surface du corps, et les requins augmentent leur vitesse. Les écailles empêchent également les bactéries de se propager.

La peau de requin a copié les maillots de bain aux Jeux olympiques de 2008 et leurs porteurs ont atteint des records.

Cependant, l'hydrodynamique des requins présente un intérêt encore plus grand: il existe aujourd'hui des navires avec un revêtement «peau de requin» qui consomment moins de carburant, et les «avions requins» sont une question de temps.

Rayons de robot sur le fond de l'océan

Les raies manta volent sous l'eau. Les zoologistes appellent à juste titre les ailes des nageoires des raies, car les poissons se déplacent avec elles comme des oiseaux qui volent dans les airs.

Les scientifiques se sont demandé comment les raies obtenaient l'énergie pour cela, bien que la pression de l'eau soit supérieure à la pression de l'air.

Le corps du patin résout le problème en s'opposant à la pression: les ailettes à rayons ne cèdent pas sous la pression, mais se renflent vers elle. Le chercheur allemand Leif Knies parle de l'effet de faisceau d'aileron.

Les raies sont des poissons cartilagineux. Ils n'ont pas d'os comme la plupart des poissons, mais leur squelette est constitué de cartilage. En évolution, le squelette s'est aplati d'en haut, ce qui a permis à ses nageoires de s'étaler sur les côtés.

Le bionicien berlinois Rolf Bannasch a conçu un robot biomimétique basé sur l'archétype de la raie manta. Bannasch Tema veut explorer les fonds marins avec le robot ray. Cette machine n'aurait pas d'hélices et ne perturberait donc plus le biotope qu'un poisson errant.

Le rayon artificiel pourrait examiner des sous-câbles, par exemple. Mais l'effet de faisceau d'aileron peut également être utilisé dans des domaines complètement différents: Festo AG à Esslingen près de Stuttgart a développé une pince bionique basée sur le modèle de l'aileron de poisson.

Ce "FinGripper" ressemble à une nageoire caudale et se compose de trois "rayons de nageoire", étant 90% plus léger qu'une pince métallique similaire.

La voiture boxfish

Aujourd'hui, les constructeurs automobiles recherchent constamment des moyens de produire des voitures à faible consommation de carburant. Tout d'abord, ces véhicules doivent être légers et, deuxièmement, ils doivent être bons dans le flux d'air, moins de matériau est moins cher, nécessite moins de ressources et moins de poids.

Les bioniques ont trouvé ce qu'ils cherchaient dans la mer: le boxfish, habitant des récifs coralliens, a une forme curieusement anguleuse qui lui donne son nom. Avec cette forme, il est extrêmement stable dans l'eau, une armure osseuse résiste à la pression de l'eau. Sa forme s'inscrit parfaitement dans le courant. Le coefficient de traînée (coefficient de traînée) est de 0,06. Cela réduit la résistance à l'écoulement.

L'armure osseuse peut être transférée sur la carrosserie d'une voiture. Mais le boxfish ne peut pas être copié directement. Parce qu'une voiture n'est pas seulement beaucoup plus grande, elle se déplace également dans les airs, pas dans l'eau.

Le résultat fut la voiture bionique Mercedes-Benz. Il combine un volume maximal avec une résistance à l'écoulement minimale. Les méthodes d'optimisation bionique ont réduit le poids de 30%. Le carburant de sa catégorie est 20% inférieur à celui des autres voitures.

Le calmar - un rêve pour les soldats

Fleckarn en ocre-brun dans le désert, vert clair et feuillu dans la forêt, gris-blanc dans la neige - le camouflage fait partie du métier de l'armée. Les soldats peuvent efficacement se camoufler sur un certain terrain, échouant s'ils changent soudainement d'environnement. Un «guerrier des marais» avec de la boue sur le visage et se précipite sur le casque ressemble à un phare dans la mer nocturne dans le désert de sable.

Une pieuvre se moquerait probablement des déguisements des soldats s'il avait la conscience de le faire, car ce vêtement de camouflage a l'air terne comparé à son changement de couleur à chaque seconde. Les calmars changent complètement le motif de couleur, soit uniformément, soit avec des taches et des rayures. Ceci est rendu possible par des chromatophores, des poches sous la peau, remplies de pigments.

Ces sacs peuvent élargir ou rétracter les animaux en tendant les muscles. Les mollusques se fondent avec n'importe quel arrière-plan et se camouflent parfaitement contre les prédateurs et les proies.

Les scientifiques du Massachusetts ont utilisé ce modèle pour développer un affichage qui crée des images à travers des variations dans les couches supérieures. Le motif active des impulsions électriques - comme la pieuvre, qui détend ses muscles, en fonction des signaux électriques qu'ils reçoivent.

Pendant ce temps, les militaires travaillent sur un ange de camouflage pour transférer les propriétés souhaitées du calmar sur la peau du soldat.

Le changement de couleur de la pieuvre a attiré l'attention du public lorsque Jurassic World a rempli les cinémas en 2015. Un dinosaure créé artificiellement, Indominus Rex, contient des gènes de calmar et peut donc fusionner avec l'environnement, ce qui en fait une arme encore plus meurtrière que le Tyrannosaurus Rex.

Reste comme un gecko

Les geckos sont un grand groupe de lézards qui habitent d'innombrables habitats dans les pays chauds: les forêts tropicales comme les déserts, les montagnes comme les plages, les toilettes extérieures en Inde ainsi que les néons dans les hôtels en Thaïlande.

De nombreux types de geckos montent et descendent non seulement verticalement sur les troncs d'arbres, mais aussi horizontalement et tête en bas sur des vitres - qu'elles soient humides ou sèches. Ce faisant, ils dégagent la responsabilité en quelques microsecondes et n'utilisent pratiquement aucune force.

Le secret réside dans des millions de poils (soies), qui à leur tour se divisent en centaines de folioles en forme de pique (spatules). Ceux-ci se nichent dans des bosses qui ne sont visibles que dans la gamme nano. Chaque cheveu a peu de pouvoir adhésif. Cependant, cela devient gigantesque des millions de fois.

Un groupe de recherche dirigé par Stanislav N. Grob a maintenant examiné les structures poilues, nubby et en forme de champignon et a développé un film adhésif qui atteint la moitié de la force d'adhérence des geckos sur le verre.

Les "poils de gecko" artificiels sont secs, peuvent être enlevés plusieurs fois et adhèrent à tout type de matériau.

Les services secrets américains travaillent actuellement sur le "Stickybot", un robot gecko qui grimpe sur les disques à une vitesse de 4 cm par seconde. L'Université de Stanford a développé le prototype.

Soie d'araignée

La soie d'araignée excite les bioniques comme aucun autre matériau: elle est plus flexible que le caoutchouc et plus résistante à la déchirure que l'acier, et extrêmement légère. Les cadres et les rayons des toiles d'araignées sont particulièrement solides, tandis que les fils de la spirale de capture sont extrêmement extensibles.

Environ 20 000 espèces d'araignées construisent des toiles de soie pour attraper des proies. Notre araignée croisée produit également des fils de cadre stables et des spirales de retenue élastiques. La soie est une molécule de protéine à longue chaîne avec des parties cristallines qui absorbent la charge de traction et une matrice amorphe qui assure l'élasticité.

Les araignées produisent les protéines de soie dans une glande vertébrale dans l'abdomen. Vous pouvez également les faire passer par un canal rotatif dans lequel ils salent les protéines par échange d'ions. Un changement de pH modifie la structure, l'araignée tire alors avec ses pattes postérieures et les protéines deviennent un fil de soie.

La biotechnologie produit une matière première de soie artificielle et la dirige avec une pompe dans un canal de filage technique, où les ions sont échangés et la solution de protéines de soie est enrichie. La solution se transforme en fil de soie en tirant avec un rouleau.

La soie artificielle d'araignée peut maintenant être trouvée dans les microcapsules, les fils, les nanosphères, les hydrogels, les films et les mousses, dans la médecine et l'industrie.

Couteau rongeur

Les couteaux en acier deviennent ternes, tôt ou tard les plastiques, le papier ou le bois déteignent l'acier. Les couteaux doivent être affûtés, pour les machines, cela signifie enlever, affûter, réinstaller et réaligner. C'est ennuyeux, cela prend du temps, de l'argent et de l'énergie.

Les rongeurs n'ont pas ce problème. Vos incisives fonctionnent comme des couteaux mais ne s'émoussent pas. Ils poussent de plusieurs millimètres chaque semaine et se déteignent sans rétrécir globalement. Au contraire: les rongeurs ont besoin de nourriture dure, sinon les dents deviennent plus longues. Les dents sont toujours tranchantes, ce qui les rend intéressantes pour la bionique.

Les incisives sont constituées d'une dent molle à l'intérieur et d'un émail dur à l'extérieur. Parce que ces deux matériaux se frottent à des degrés différents, les dents restent tranchantes car la dentine molle rétrécit et l'émail dur reste.

L'abstraction bionique du principe: les couteaux auto-affûtants doivent donc être constitués de deux matériaux de dureté différente. De tels couteaux existent: leur noyau est en acier, qui s'use plus vite que la couche de céramique extérieure, et la couche dure reste comme un bord coupé. Ces couteaux durent plus longtemps que les produits commerciaux et ils sont toujours tranchants.

L'ours polaire et la termitière

Certains termites utilisent la chaleur du soleil et le métabolisme pour ventiler leurs structures. L'air circule à travers un système de tubes vers le haut et sous la surface vers le bas. Ceci est rendu possible par un gradient thermique entre le dessus chaud du bâtiment et les zones souterraines fraîches. Le dioxyde de carbone se diffuse à travers le matériau de construction poreux, de l'oxygène s'y diffuse.

Chez les ours polaires, les cheveux blancs conduisent la lumière et la chaleur sur la peau foncée. Là, ils sont absorbés. Avec des espaces d'air fermés dans la peau de l'ours, l'animal gagne en chaleur.

En 1996, W. Nachtigall et G. Rummel ont conçu une maison basse consommation qui combine la ventilation passive des pores des termites avec l'isolation thermique transparente de l'ours polaire. (Dr Utz Anhalt)

Personnes, entreprises et universités qui travaillent avec la bionique(Sélection):

Groupe de technologie adaptée
Université technique de Vienne

Entreprise d'innovation INPRO pour les systèmes de production avancés
dans l'industrie automobile mbH

Institut de technologie de Karlsruhe (KIT)

Musée Otto Lilienthal

Université de Bayreuth, Chaire pour les biomatériaux

Informations sur l'auteur et la source

Ce texte correspond aux spécifications de la littérature médicale, des directives médicales et des études en cours et a été vérifié par des médecins.

Dr. phil. Utz Anhalt, Barbara Schindewolf-Lensch

Se gonfler:

  • Bionik-online.de: www.bionik-online.de (accès: 20 juin 2017), Qu'est-ce que la bionique?
  • Spectrum: www.bionik-online.de (accès: 18 juin 2017), bionics
  • Zerbst, Ekkehard W.: Bionics: principes fonctionnels biologiques et leurs applications techniques, Springer, 2013
  • Nachtigall, Werner: Bionics: apprendre de la nature, C.H.Beck, 2008
  • Rosen, Robert: "Bionics Revisited", dans: The Machine as Metaphor and Tool, 1993, Springer Link
  • Nachtigall, Werner: Bionics: bases et exemples pour les ingénieurs et les spécialistes des sciences naturelles, Springer, 1998
  • Reger, Bernard D. et al.: "Connecter les cerveaux aux robots: un corps artificiel pour étudier les propriétés informatiques des tissus neuronaux", dans: Artificial Life, Volume 6 Numéro 4, 2000, The MIT Press Journals
  • Zeuch, Martin; Reimann, Eberhard: Was ist was - Bionik, TESSLOFF Verlag, 2006


Vidéo: Histoire - Réussir son introduction (Juin 2022).


Commentaires:

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