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생체 공학-역사, 주제 및 예

생체 공학-역사, 주제 및 예



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진화로부터 배우는 것은 학습 기술을 의미합니다

진화는 기존 재료로만 작동 할 수 있으며 결코 완벽한 것은 아닙니다. 예를 들어 오랑우탄은 나무 거주자이지만 나무 생활에 100 % 최적화되지는 않았습니다. 인간의 경우 추간판 손상과 같은 질병은 똑바로 걷기 때문에 발생합니다.

인간 구조에서 발생하는 거의 모든 문제에는 자연적 으로이 문제를 해결하기위한 모델을 제공하는 대응 물이 있습니다. 콘도르의 글라이더 비행은 예를 들어 큰 몸이 떨어지지 않고 공중에서 날 수있는 방법을 보여줍니다. 펭귄, 돌고래, 상어의 몸은 어떤 모양이 수 중에서 가장 잘 움직이는 지 보여줍니다.

바이오닉스 란?

Bionics, bio- (logic) 및 (technology)는 생물학적 솔루션을 인간 기술로 이전하는 과학적 실천을 의미합니다. 동물 학자, 식물 학자 및 신경 생물 학자, 화학자 및 물리학자는 의사, 엔지니어 및 디자이너와 협력합니다.

기술 생물학 및 생체 공학

기술 생물학은 형태, 구조 및 기능 간의 관계를 연구하고이를위한 기술적 방법을 사용하지만, 생체 공학은 자연적으로 구조 및 구조를 구현하려고합니다.

생물학적 기능, 적응, 과정, 유기체 및 원리는 기술적 문제에 대한 해결책을 제공합니다.

동물과 식물은 활성 원리를 자연에서 기술로 이전하기위한 아이디어를 생체 공학자에게 제공합니다. 여기에는 기술 응용 분야에서 효소, 세포 및 전체 유기체를 사용하는 생명 공학도 포함됩니다.

상향식 또는 하향식

바이오닉 제품은 위에서 아래로 (위에서 아래로) 또는 아래에서 위로 (아래에서) 여러 단계로 개발됩니다.

상향식은 생물학적 기초, 형태, 구조 및 기능을 탐구하는 것으로 시작합니다 (도마뱀의 발은 어떻게 구성되어 있습니까?). 그런 다음 연구자들은 원리와 법칙을 이해하려고 노력합니다 (도마뱀은 왜 천장에서 달릴 수 있습니까?).

그런 다음 추상화가 이어집니다. 과학자들은 생물학적 인 맥락에서 벗어나 활동적인 원리를 기술적으로 구현하기 위해 기능적 모델과 수학적 모델을 개발합니다.

결국, 기술 구현은 실험실 규모, 산업 규모 및 최종적으로 시장 제품으로 이어집니다.

하향식은 다른 방법입니다. 처음에는 기술적 인 문제가 있습니다. 예를 들어 기존 제품이 더 좋아질 것입니다. 그러나 어떻게? 그런 다음 생물학적 해결책에 대한 탐색이 시작되고 생물학적 기초, 추상화 및 구현이 뒤 따릅니다.

생체 공학은 혁신적이고 창의적이어야하며, 더 이상 자연을 복사하는 것이 아니라 다양한 효과를주는 근본적인 효과를 가져 오는 것입니다.

인공 체

영미 지역에서 Bionics는 살아있는 예를 모방하거나 오버레이하는 인공적으로 생산 된 신체 및 기관을 말합니다. 이에 대한 다른 용어는 로봇 공학 또는 보철입니다.

예를 들어 신경과는 이제 인간의 사지를 모방하고 정신 명령에 반응하는 보철물을 실험하고 있습니다. 계획은 정보를 뇌에 전달하여 영향을받는 사람들에게 접촉 감각을 부여하는 것입니다.

역할 모델로서의 진화

전체적으로, 생명의 진화는 기술을위한 모델을 제공하며 자연의 창의성도 제공합니다. 찰스 다윈 (Charles Darwin)에 따르면 진화는“자연 선택을 통한 선택”은 특별한 기술을 가진 가장 적합한 종이 특정 상황에 적응한다는 것을 의미합니다.

신체 부위와 감각의 원래 기능은 완전히 바뀔 수 있습니다. 예를 들어 박쥐의 앞발은 날개로 발달했습니다.

자연과 기술

따라서 자연은 사람들이 생각할 수있는 모든 것을 능가하는 기능적 문제에 대한 솔루션에 대한 무한한 잠재력을 제공합니다. 그러나 기술 진보와 비슷합니다. 특히 디지털 혁명과 같은 산업 시대에는 "혁신의 도약"이 필요합니다.

예를 들어 해저 협곡에서 샘플을 채취하고 장애물을 피하는 기계를 어떻게 구성 할 수 있습니까? 바퀴가 달린 "수중 자동차"는 잔해와 동굴 사이를 이동할 수없는 잠수함만큼 문제가되지 않습니다.

로봇은 랍스터, 가재 및 가재를 모델로 한 솔루션을 제공하며 문어 모델이 서있는 그립 핑 암을 갖추고 있습니다.

기준

다음과 같은 경우에만 제품이 생체 공학으로 간주됩니다.
1) 생물학적 역할 모델
2)이 모델에서 추상화
3) 기술 응용 프로그램으로 전송

자연은 과학자들을 매일 새롭게 놀라게합니다. 거의 모든 기술적 문제는 진화에서 발생하거나 제기 된 문제이며 자연이 해결책을 찾은 문제입니다.

생체 공학과 진화

오늘날의 생체 공학자들은 그들의 접근 방식을 진화 과정과 비교합니다.

개인생물최적화 할 객체
돌연 변이유전 정보의 우발적 인 변화변수 입력 변수의 무작위 변경
(= 객체 매개 변수)
재조합부모 게놈의 혼합부모 객체 매개 변수의 새로운 조합
선택환경에 가장 적합한 개인 선택최적화 기준을 가장 잘 충족하는 개인 선택

이러한 방식으로 최적화 된 제품은 배출물을 보호하고 자원을 절약하고 환경을 완화하며 환경 보호를 지원합니다.

동물과 기술

동물로부터 배우는 것은 기술 개발을 의미합니다. 생물학은 수많은 공학적 업적에 영감을주었습니다. 물이 닿을 때 뼈층이 머리를 약화 시키거나 다이빙 슈트의 모델로 에머리 종이 구조를 가진 상어 가죽을 물려받은 킹 피셔를 모델로 한 고속 열차; 송어는 스티어링 풍선의 원형이었고, 딱따구리는 얼음 도끼와 착암기에 영감을주었습니다. 문어는 자연스러운 모양의 부항 머리와 관절 모양의 팔을 가지고 있습니다.

문화가 시작될 때

생체 공학은 매우 어린 용어이지만 모든 인간 문화의 기원에 있습니다. 사람들의 생물 사회적 발전은 항상 자연을 문화적으로 복제하는 것을 의미했습니다.

우리의 초기 조상들은 팔콘의 비행을보고 활과 화살을 만들어이 비행을 복사했습니다. 랜스는 코끼리의 엄니와 영양 뿔에 모델이 있으며, 칼은 큰 고양이와 늑대의 이빨을 복사합니다. 사람들이 동물을 사냥하고 털로 옷을 만들 때 그들은 동료에게 따뜻함을주는 털을 모방했습니다.

이러한 의존성을 인식하는 전통 문화는 물체 자체에서이 모델을 표현합니다. 미국 원주민은 화살촉을 팔콘 헤드 형태로 조각했습니다.

새처럼 날다

비둘기는 체력만큼이나 빨리 몸을 날아 다니며 여객기의 모든 특징을 가지고 있습니다. 실제로 Igo Etriel이 설계 한 가장 파괴적인 항공기는 비둘기를 모델로 사용했습니다.

항공 개척자는 도시 비둘기에서 자신의 인공 항공기의 동체와 꼬리를보고 다음과 같이 썼습니다. "1909-1910 년 겨울 나는 활공 위치에있는 새의 모형을 기반으로 장치 (...)를 설계했습니다."

레오나르도 다빈치

레오나르도 다빈치 (Leonardo da Vinci)는 이미 새를 비행 기계의 모델로 삼았으며 개별 조류 종에 대한 비행 방식을 세 심하게 계산했습니다. 다빈치는 토스카나에서 자랐습니다.

레오나르도의 그림, 조각품 및 공학 기계는 그를 르네상스의 세계적인 학자들 사이에서도 압도적 인 사상가로 묘사했습니다.

그러나 오늘날까지 세상에 대한 그의 관능적 인 접근은 신화 뒤에 사라졌습니다. 다빈치는 땅에 뿌리를 둔 것처럼 창의적이었습니다. 출생지 주변의 농촌 지형에 대한 레오나르도의 그림은 농촌 토스카나의 천재가 깊이 연결되어 있음을 보여줍니다.

르네상스 예술가에게 특이한 점은 예술에 대한 어린 시절 훈련이 없었다는 것입니다. 대신, 그는 북부 이탈리아의 문화적 특성에서 자랐으며, 소년은 대부분 자연 환경에서 보냈습니다.

여기에서 그 어린이는 맹금류의 움직임을 연구하고 나중에 비행하는 기계에 대한 영감을 얻었습니다. 그의 초기 기억 중 하나는 새의 먹이가 레오나르도의 얼굴로 날아가서 꿈꾸는 사람의 입술에 꼬리를 눌렀을 때의 꿈이었습니다.

그러한 기억들은 지식을 얻는 데있어 다빈치의 초기 뿌리가 기독교 적 의미에서 종교적이거나 현대적 의미에서 순수하게 과학적이지 않았지만, 관능적 인 경험과 자연 현실에 대한 체계적인 이해를 결합한 전통 문화에 대한 샤머니즘 적 사고와 유사하다는 것을 보여준다. 이러한 사고 방식에서 과학, 예술 및 자연 철학은 분리되지 않고 동일한 인식의 다른 측면들입니다.

레오나르도는 새 날개의 모양이 어떻게 바뀌는 지 조사했습니다. 즉, 칠 때 손 날개가 퍼지고 서빙 할 때 무너졌으며 새 깃털의 구조와 기능을 조사했습니다. 이를 바탕으로 그는 날아 다니는 사람들을 위해 날개를 퍼덕 거리는 날개를 디자인했습니다. 그러나 사람의 체중이 근육의 성능에 비해 너무 커서 일할 수 없었습니다.

오토 릴리 엔탈

공중에서 처음으로 성공한 오토 릴리 엔탈 (Otto Lilienthal)은 어린 시절 흰 황새의 비행을 면밀히 관찰했습니다. 1889 년 그는 "비행 기술의 기초로 새 비행"을 발표했습니다.

황새는 그에게 활공이 비행에 중요하다고 가르쳤다. 황새는 먼 거리를 항해하고 많은 에너지를 절약합니다. 조류학 엔지니어는 인간이 새처럼 날개 만 조종 할 수 있다면이 활공 비행을 모방 할 수 있다고 결론지었습니다.

대나무와 익지 않는 낚싯대에서 목화 돛이 Lilienthal의 높이 글라이더가되었습니다. 그는 출발 할 때보 다 야외에서 더 높은 고도에 도달 한 최초의 사람이었습니다. Lilienthal은 2000 번 성공적으로 비행 한 후 추락하여 사망했습니다.

근육으로 비행-콘도르

안데스 콘도르는 날 수있는 가장 큰 새 중 하나입니다. 따뜻한 기류에 따라 다릅니다.

미국 엔지니어 Paul MacCready는 1970 년대 콘도르 비행과 날씨 현상을 연구했습니다. 그의 계획은 적은 에너지로 공기 중에 가능한 많은 무게를 넣을 수있는 비행 기계를 개발하는 것이 었습니다.

무게가 13 킬로그램이고 활공 비행에서 거의 6000m에 달하는 최대 3.50m의 날개 길이를 가진 콘도르는 그에게 이상적인 연구 대상이었습니다.

맥 크레디 (MacCready)는 콘도르가 추운 아침에 시작되지 않으며, 화려한 식사 후에도 지구에서 오랜 시간을 보내야한다는 것을 관찰했습니다. 이것으로부터 그는 콘도르의 힘이 아니라 무게를 지탱할 수있는 날개 길이라고 결론을 내렸다.

그는 날개 길이가 29.25 미터이고 길이가 9.14 미터 인 "고사 머 콘도르 (Gossamer Condor)"를 설계했습니다. 알루미늄 튜브와 특수 폴리 에스테르 필름의 구조는 31.75 킬로그램에 불과합니다.

페달로 장치를 구동 할 수 있습니다. 1977 년 프로 사이클리스트 인 Bryan Allen은 "Condor"로 시작했습니다. 앨런은 처음으로 스스로 땅을 was습니다.

몇 년 후, MacCready는 "Gossamer Albatros"를 만들었는데, 그 중 일부는 Condor보다 더 넓은 범위를 가진 조류 그룹의 이름을 따서 명명되었으며 Allen은 영어 채널을 가로 질러 날아 갔다.

윙렛

새들 사이의 글라이더는 관절의 날개에 외부 깃털을 퍼뜨려 날개에 달리 형성되는 공기 소용돌이를 줄입니다. 공기 흐름을 많은 작은 "흐름"으로 나눕니다. 이것이 그들이 에너지를 얻는 방법입니다.

항공은 작은 수직 항공기 날개 형태의 "날개"를 사용합니다. 전투기 조종사의 속도와 운송 기계의 에너지 소비를 모두 증가시킵니다.

TU 베를린은 풍동에서 날개를 개별적으로 조정할 수있는 날개로 실험을 수행했습니다.

박쥐처럼 날기

Clement Ader는 새를 사용하지 않고 박쥐를 그의 Éole 항공기의 모델로 사용했습니다. 그는 최초의 유인 동력 비행을했다. 그러나 50 미터 후에 끝났습니다.

레일에 킹 피셔

발명가가 비행기를 만들도록 영감을주는 새 – 언뜻보기에 의미가 있습니다. 그러나 빛나는 푸른 보석처럼 공중에 서서 물에 빠져 물고기를 잡는 킹 피셔는 고속 열차와 어떤 관련이 있습니까?

나카츠 에이지는 도쿄와 하카타를 잇는 고속 열차 인 신칸센을 개발했습니다. 기차가 터널로 들어갔을 때의 압력 차이는 너무 커서 승객들에게 부과되는 매번 크게 터졌습니다.

수석 엔지니어는 자연의 해결책을 찾고 공기 저항의 급격한 변화를 가져 오는 물총새를 발견했습니다.

새의 긴 부리는 약한 공기와 강한 내수성 사이의 충격을 줄입니다. Shinkasen은 "긴 주둥이"를 사용하여 낚시 할 때 수면으로의 진입뿐만 아니라 터널 문제를 해결했습니다.

기차는 더 빨라졌고 에너지는 더 적게 사용합니다.

그러나 이것은 킹 피셔의 몸에서 유일한 "기적"은 아닙니다. 망막에는 두 개의 시력 구덩이가 있습니다. 물 밖에서 그는 물 중 하나만 사용하고 두 번째 물만 사용합니다. 또한, 그의 망막에는 기름 방울이 들어있어 색상을 더 잘 인식하고 물 속에서 자신을 향하게 할 수 있습니다.

과학이이 "수중 시스템"의 작동 방식을 이해한다면 다이버의 수중 시야를 개선하기위한 장치를 만드는 데 사용될 수 있습니다.

참치 디자인의 비행기 선체

이상적인 동체 모델은 새가 아니라 물고기였습니다. 항공 기술자 인 Heinrich Hertel은 공기 역학적 항공기를위한 자연의 패턴을 찾고 있었고 참치는 템플릿을 제공했습니다.

가다랭이는 체적이 가장 큰 신체 부위가 머리가 아니라 아가미 뒤에 있기 때문에 특히 능률적입니다. 물이 골고루 흐릅니다. 또한 몸은 꼬리에 점차적으로 가늘지 않지만 갑자기 나타납니다. 결과적으로 흐름은 신체의 작은 부분에서만 나옵니다.

다른 심해 어류 및 해양 포유류는 비슷한 체형, 타폰 및 돌고래를 가지고 있으며 항공기 엔지니어의 예이기도합니다.

"Smartfish"라는 스위스 항공기는 모델을 제공 한 해양 동물에게 경의를 표합니다. 그것은 참치와 같이 구부러진 선체를 가지고 있기 때문에 같은 크기의 다른 항공기보다 적은 연료를 사용하며 조타하기 쉽고 난기류가 적습니다.

그러나 tuna는 더 빠르게 움직일 수 있도록 또 다른 조정을 개발했습니다. 가슴 지느러미는 방향타와 브레이크 역할을합니다. 참치가 "최대 속도"에 도달하면 지느러미가 몸에 닿습니다. 오늘날 연구자들은 공기 역학을 향상시키기 위해 자동차와 어류의 "외부"를 고속으로 접을 수 있는지 테스트하고 있습니다.

스티어링 풍선과 송어

송어는 현대식 스티어링 풍선을위한 템플릿을 제공했습니다.

제플린은 20 세기 초에 번성했습니다. 체 펠린 힌덴부르크는 두 개의 가장 큰 비행선 중 하나였습니다. 1937 년 5 월 6 일, 수소 직물 충전재가 타서 36 명이 사망했습니다.

배는 30 분만에 미국 레이크 허스트 공항의 알루미늄 스크랩에 태워졌다. 정확한 원인은 아직 밝혀지지 않았으며, 주장은 암살자를 믿었습니다. 그러나 결과는 확실했다 : 체 펠린과의 항공 교통이 갑자기 끝났다.

그러나 오늘날 이러한 스티어링 풍선은 복귀 할 수 있습니다. 일기 예보는 오늘날 훨씬 더 안정적이므로 폭풍을 피할 수 있습니다. 현대 기술은 위험한 가스 혼합물을 제어 할 수도 있습니다.
스위스 연구 기술 연구소 Empa는 송어를 미래의 비행선의 원형으로 검토합니다.

송어에는 근육량이 거의 없습니다. 스핀들 모양의 바디로 빠르게 가속됩니다. 흐름 소용돌이를 이상적으로 사용하고 최소한의 저항으로 움직입니다. 이렇게하려면 몸을 구부리고 꼬리 지느러미를 반대 방향으로칩니다.

스위스 과학자들은 이제이 운동을 새로운 유형의 스티어링 풍선에 적용하고 있습니다. 전기 에너지 (EAP)는 전기 에너지를 운동으로 전환하여이 풍선에 전력을 공급합니다. 이 폴리머는 송어의 측면과 꼬리가 놓여 있고 근육이 물속에서 파도의 움직임을 일으키는 곳에 위치합니다. 연구원들은 송어로부터 에너지를 운동으로 변환하는 방법을 인식했습니다.

다이빙 슈트를위한 상어 피부

불과 20 년 전, 매끄러운 표면은 수중 이동에 이상적인 것으로 간주되었습니다. 그러나 바다의 영구 수영 선수, 귀상어 상어 또는 블랙 팁 상어는 상어 이빨과 동일한 재료로 만들어진 격자 무늬 비늘로 덮여 있습니다.

그들의 비늘은 주름지고 서로 오프셋되어 있습니다. 이것은 물과 신체 표면 사이의 마찰을 줄이고 상어는 속도를 증가시킵니다. 비늘은 또한 박테리아가 퍼지는 것을 막습니다.

상어 피부는 2008 년 올림픽에서 수영복을 복사했으며 착용자들은 기록을 달성했습니다.

그러나 상어의 유체 역학은 더 큰 관심을 끌고 있습니다. 오늘날에는 연료를 덜 사용하는 "상어 스킨"코팅이 적용된 선박이 있으며 "상어 비행기"는 시간 문제입니다.

해저에 로봇 광선

만타 광선은 물 속에서 날아갑니다. 동물 학자들은 물고기가 공중에서 날아 다니는 새처럼 그들과 함께 움직이므로 광선 지느러미 날개라고 부릅니다.

과학자들은 수압이 기압보다 높지만 가오리가 어떻게 에너지를 얻는 지 궁금해했습니다.

스케이트 바디는 압력에 대항하여 문제를 해결합니다. 레이 핀은 압력을받지 않고 그쪽으로 부풀어 오릅니다. 독일 연구원 Leif Knies는 지느러미 빔 효과에 대해 이야기합니다.

광선은 연골 어류입니다. 그들은 대부분의 물고기와 같은 뼈를 가지고 있지 않지만 골격은 연골로 구성됩니다. 진화에서 골격은 위에서 평평 해져서 지느러미가 옆으로 퍼질 수있었습니다.

베를린의 생체 공학자 롤프 바 나쉬 (Rolf Bannasch)는 만타 레이 원형을 기반으로 생체 모방 로봇을 설계했습니다. 반 나쉬 테마 (Bannasch Tema)는 로봇 광선으로 해저를 탐험하려고합니다. 이 기계에는 프로펠러가 없으므로 로밍 물고기보다 더 이상 비오토프를 방해하지 않습니다.

인공 광선은 예를 들어 하위 케이블을 검사 할 수 있습니다. 그러나 핀 빔 효과는 완전히 다른 영역에서도 사용할 수 있습니다. 슈투트가르트 근처 Esslingen의 Festo AG는 어류 지느러미 모델을 기반으로 한 생체 그리퍼를 개발했습니다.

이 "FinGripper"는 꼬리 지느러미와 유사하며 3 개의 "지느러미 광선"으로 구성되어 있으며 유사한 금속 그리퍼보다 90 % 더 가볍습니다.

박스 피쉬 카

오늘날 자동차 제조업체는 저 연료 자동차를 생산하는 방법을 끊임없이 찾고 있습니다. 우선, 이러한 차량은 가벼워 야하고, 둘째, 공기 흐름이 양호해야하고, 재료가 저렴하고, 자원이 적고, 무게가 적어야합니다.

생체 공학자들은 바다에서 찾고 있던 것을 발견했습니다. 산호초 주민 인 복어는 호기심이 많은 각 모양으로 이름이 붙여졌습니다. 이 모양으로 수 중에서 매우 안정적이며 뼈 갑옷은 수압을 견딜 수 있습니다. 그 모양은 현재에 완벽하게 놓여 있습니다. 드래그 계수 (드래그 계수)는 0.06입니다. 이것은 흐름 저항을 줄입니다.

뼈 갑옷은 차체로 옮길 수 있습니다. 그러나 boxfish는 직접 복사 할 수 없습니다. 자동차는 훨씬 더 클뿐만 아니라 물이 아니라 공중에서도 움직입니다.

결과는 메르세데스 벤츠 바이오닉 자동차였습니다. 최소 유량 저항과 최대 볼륨을 결합합니다. 생체 공학 최적화 방법으로 무게를 30 % 줄였습니다. 동급 연료는 다른 자동차보다 20 % 낮습니다.

오징어-군인을위한 꿈

사막의 황토색, 숲의 가볍고 잎이 많은 녹색, 눈의 회백색의 Fleckarn-위장은 군대의 기술의 일부입니다. 군인은 특정 지형에서 효과적으로 위장하여 주변을 갑자기 바꾸면 실패합니다. 얼굴에 진흙이 있고 헬멧에 돌진 "늪 전사"는 모래 사막의 밤 바다에 등대처럼 보입니다.

문어는 아마도 의식이 있다면 병사의 변장을 비웃을 것이다. 왜냐하면이 위장복은 매초 색 변화에 비해 둔해 보이기 때문이다. 오징어는 색상 패턴을 균일하게 또는 반점과 줄무늬로 완전히 변경합니다. 이것은 크로마토 그래피, 피부 아래의 포켓, 안료로 채워져 있습니다.

이 가방은 근육을 긴장시켜 동물을 확장하거나 수축시킬 수 있습니다. 연체 동물은 어떤 배경과도 합쳐져 포식자와 먹이에 완벽하게 위장합니다.

매사추세츠의 과학자들은이 패턴을 사용하여 최상위 레이어의 변형을 통해 이미지를 만드는 디스플레이를 개발했습니다. 이 패턴은 문어와 같은 전기 충격을 활성화합니다. 문어는 전기 신호에 따라 근육을 이완시킵니다.

한편 군대는 오징어의 원하는 속성을 군인의 피부로 옮기기 위해 위장 천사를 연구하고 있습니다.

쥬라기 월드가 2015 년에 영화관을 채웠을 때 문어의 색 변화가 대중의 눈에 들어 왔습니다. 인공적으로 만들어진 공룡 인 Indominus Rex는 그 안에 오징어 유전자를 가지고있어 환경과 융합하여 티라노사우루스 렉스보다 훨씬 치명적인 무기입니다.

도마뱀처럼 붙어

도마뱀은 따뜻한 나라의 수많은 서식지에 서식하는 도마뱀의 큰 그룹입니다. 사막과 같은 열대 우림, 해변 같은 산, 인도의 바깥 집, 태국 호텔의 네온 등입니다.

많은 종류의 도마뱀은 나무 줄기에서 수직으로 위아래로 움직일뿐만 아니라, 수평이거나 유리창에서 축축하거나 건조한 곳으로 향합니다. 그렇게하면서 몇 마이크로 초 안에 책임을 풀고 힘을 거의 사용하지 않습니다.

비밀은 수백만 개의 모발 (세태)이며, 차례로 수백 개의 삽 모양의 전단지 (가래)로 나뉩니다. 이들은 나노 범위에서만 볼 수있는 융기 부분입니다. 각 머리카락에는 접착력이 거의 없습니다. 그러나 이것은 수백만 번이됩니다.

Stanislav N. Grob가 이끄는 연구 그룹은 털이 많고, 누비이며 버섯 모양의 구조를 조사했으며 유리에 도마뱀의 접착력의 절반을 달성하는 접착 필름을 개발했습니다.

인공 "게코 털"은 건조하고 여러 번 제거 할 수 있으며 모든 유형의 재료에 부착 할 수 있습니다.

미국의 비밀 서비스는 현재 초당 4cm의 속도로 디스크를 올리는 도마뱀 로봇 인 "Stickybot"에서 작업하고 있습니다. 스탠포드 대학은 프로토 타입을 개발했습니다.

거미줄

거미줄은 다른 재료와 달리 생체 공학을 자극합니다. 고무보다 유연하고 강철보다 찢어지지 않으며 매우 가볍습니다. 거미줄의 프레임과 스포크는 특히 강하지 만 캐치 나선의 실은 매우 신축성이 있습니다.

약 2 만 마리의 거미 종이 먹이를 잡기 위해 실크 웹을 만듭니다. 우리의 크로스 스파이더는 안정적인 프레임 스레드와 탄성 캐치 나선을 생성합니다. 실크는 인장 하중을 흡수하는 결정질 부분과 탄성을 보장하는 비정질 매트릭스를 갖는 장쇄 단백질 분자입니다.

거미는 복부의 척추에서 실크 단백질을 생산합니다. 또한 이온 교환에 의해 단백질을 소금으로 만드는 방사 채널을 통과시킬 수 있습니다. pH의 변화는 구조를 변화시키고 거미는 뒷다리로 잡아 당기 며 단백질은 실크 실이됩니다.

생명 공학은 인공 실크 원료를 생산하고이를 펌프로 기술 방사 채널로 보내어 이온이 교환되고 실크 단백질 용액이 풍부하게됩니다. 용액은 롤러를 잡아 당겨 비단으로 변합니다.

인공 거미 실크는 이제 제약 및 산업의 마이크로 캡슐, 실, 나노 스피어, 하이드로 겔, 필름 및 폼에서 찾을 수 있습니다.

설치류 칼

강철로 만든 나이프는 둔해지며 조만간 플라스틱, 종이 또는 목재가 강철에서 떨어져 나옵니다. 나이프는 날카롭게해야합니다. 기계의 경우 제거, 날카롭게, 재설치 및 재정렬을 의미합니다. 이것은 성가 시며 시간, 돈, 에너지가 필요합니다.

설치류에는이 문제가 없습니다. 당신의 앞니는 칼처럼 작동하지만 무딘 것은 아닙니다. 그들은 매주 수 밀리미터 씩 자라고 전체적으로 줄어들지 않고 문지릅니다. 반대로, 설치류는 단단한 음식이 필요합니다. 그렇지 않으면 치아가 길어집니다. 치아는 항상 날카로 워서 생체 공학에 흥미를 유발합니다.

앞니는 부드러운 이빨 내부와 단단한 법랑질로 이루어져 있습니다. 이 두 재료는 서로 다른 정도로 문지르 기 때문에 부드러운 상아질이 줄어들고 딱딱한 법랑질이 남아 있기 때문에 치아는 날카롭게 유지됩니다.

원리의 생체 인식 추상화 : 셀프 샤프닝 나이프는 경도가 다른 두 가지 재료로 구성되어야합니다. 이러한 나이프는 존재합니다 : 코어는 강철로 만들어져 외부 세라믹 층보다 빨리 마모되며 단단한 층은 최첨단으로 남아 있습니다. 이 나이프는 상용 제품보다 오래 지속되며 항상 날카 롭습니다.

북극곰과 흰개미 집

어떤 흰개미는 태양의 온기와 신진 대사를 이용해 구조를 환기시킵니다. 공기는 튜브 시스템을 통해 위로 그리고 표면 아래로 아래로 흐릅니다. 이것은 건물의 따뜻한 꼭대기와 시원한 지하 지역 사이의 열 구배에 의해 가능합니다. 이산화탄소는 다공성 건축 자재를 통해 확산되고 산소는 내부로 확산됩니다.

북극곰에서 흰 머리카락은 어두운 피부에 빛과 따뜻함을가합니다. 거기서 흡수됩니다. 곰 피부의 밀폐 된 공간과 함께 동물은 따뜻함을 얻습니다.

1996 년 W. Nachtigall과 G. Rummel은 흰개미의 수동적 기공 환기와 북극곰의 투명한 단열을 결합한 저에너지 주택을 설계했습니다. (닥터 우츠 안할 트)

바이오닉스와 함께 일하는 사람, 회사 및 대학(선택):

적응 기술 그룹
비엔나 공과 대학교

고급 생산 시스템을위한 INPRO 혁신 회사
자동차 산업에서 mbH

카를 스루에 공과 대학 (KIT)

오토 릴리 엔탈 박물관

바이로이트 대학, 바이오 소재 의자

저자 및 출처 정보

이 텍스트는 의학 문헌, 의료 지침 및 현재 연구의 요구 사항에 해당하며 의사가 확인했습니다.

닥터 필. 우츠 안할 트, Barbara Schindewolf-Lensch

팽창:

  • Bionik-online.de : www.bionik-online.de (액세스 : 2017 년 6 월 20 일), 바이오닉스 란?
  • 스펙트럼 : www.bionik-online.de (액세스 : 2017 년 6 월 18 일), 바이오닉스
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  • Nachtigall, Werner : Bionics : 엔지니어 및 자연 과학자를위한 기본 및 예제, Springer, 1998
  • Reger, Bernard D. et al .: "뇌를 로봇에 연결 : 신경 조직의 전산 속성을 연구하기위한 인공 신체":
  • Zeuch, 마틴; Reimann, Eberhard : was ist was-Bionik, TESSLOFF Verlag, 2006


비디오: 2017 고졸국어기출해설 2회 -3편 (팔월 2022).