10 Uitvindingen geïnspireerd op de natuur

Men noemt het ‘biomimicry’: het nabootsen van technieken, structuren en methodes die in de natuur voorkomen om er menselijke problemen mee op te lossen. Je zou ervan versteld staan hoeveel inspiratie ingenieurs, uitvinders en wetenschappers uit de natuur halen om baanbrekende technologieën te ontwikkelen. Hieronder een lijstje van 10 uitvindingen waarvan de inspiratie louter uit de natuur afkomstig is.


De Japanse kogeltreinen

ijsvogel

De hogesnelheidstreinen in Japan worden ook wel ‘kogeltreinen’ genoemd en danken hun naam aan de gestroomlijnde vorm van hun neus. Om tot de meest efficiënte vorm te komen, keek de Japanse ingenieur Eiji Nakatsu naar de bek van de ijsvogel. De ijsvogel staat erom bekend dat hij in het water kan duiken zonder een grote plons te veroorzaken. Dat is het gevolg van de vorm van zijn bek, die zo gestroomlijnd is dat het water er met heel weinig weerstand gewoon langsglijdt. De Japanse kogeltreinen bereiken snelheden tot 300 kilometer per uur en komen vrijwel steeds stipt op tijd op hun bestemming aan.

Klittenband

Klittenband
music4life/pixabay

Klittenband, ook wel velcro genoemd, vindt enorm veel toepassingen in ons dagelijks leven. Denk maar aan de sluitingen van schoenen, rugzakken, tassen en kleding. Zelfs in de medische wereld wordt velcro toegepast, bijvoorbeeld als sluiting van manchetten waarmee men de bloeddruk meet. Klittenband is een uitvinding van de Zwitserse elektrotechnische ingenieur George de Mestral. Hij vroeg zich af hoe een plant als de stekelnoot zich kon vasthechten aan de vacht van zijn hond. De Mestral ontdekte hoe de stekeltjes van de plant zich vrij sterk konden hechten aan de haren van de hondenvacht. Hij ontwikkelde een sluiting die uit twee stroken bestond: een strook met korte haakjes en een tweede stoffen strook waarin de haakjes zich konden vasthechten. De Mestral kreeg in 1955 een patent op zijn uitvinding. De naam ‘Velcro’ is in feite de naam van zijn bedrijf, dat het eerste klittenband op de markt bracht. ‘Velcro’ is een samentrekking van ‘velours’ (fluweel) en ‘crochet’ (haak).


Beerdiertjes en het bewaren van stamcellen

beerdiertjes

Het beerdiertje is waarschijnlijk het meest onverwoestbare organisme op aarde. Wetenschappers stelden beerdiertjes, die slechts 0,1 tot 1,2 millimeter groot zijn, bloot aan extreme temperaturen, vacuüm en straling. De meeste exemplaren overleefden deze ‘martelingen’. Als beerdiertjes uitdrogen, verliezen ze gemakkelijk 95% van hun vochtgehalte en komen ze in een toestand die men ‘schijndood’ noemt. Voeg opnieuw water toe en de beerdiertjes zijn al vlug terug bij hun positieven. In de cellen van de beerdiertjes worden suikers gevormd die ervoor zorgen dat de cel niet beschadigd raakt tijdens het uitdrogen. Dit mechanisme was voor wetenschappers een inspiratiebron voor het ontwikkelen van een methode om stamcellen, DNA en vaccins veel langer te kunnen bewaren.

De boortechniek van de zaagwesp

zaagwesp
Aka/wikipedia

Zaagwespen of bladwespen zijn een wespensoort waarvan de vrouwelijke exemplaren voorzien zijn van een ‘legbuis’ of ovipositor. Met deze op een zaag lijkende legbuis ‘boren’ de vrouwtjes gaatjes in planten en bomen, om er vervolgens hun eitjes in te leggen. De boortechniek die deze wespen gebruiken, blijkt bijzonder doeltreffend. Ondanks hun geringe lichaamsgewicht kunnen zaagwespen schijnbaar zonder veel moeite vanuit verschillende hoeken in vrij hard materiaal boren. Dit mechanisme wordt onderzocht door wetenschappers, om een methode te ontwikkelen voor het boren in hard gesteente. De boormethode kan in de toekomst gebruikt worden door onbemande ruimtesondes die op andere hemellichamen naar buitenaards leven gaan zoeken.


Wandelstokken met ultrasone echolocatie van vleermuizen

Vleermuizen gebruiken in het donker ultrasoon geluid om te weten of er zich objecten in hun nabijheid bevinden. Dit verschijnsel wordt ‘echolocatie’ genoemd. Vleermuizen zijn in staat om te vliegen in het donker zonder ergens tegenaan te botsen. Ze zenden ultrasoon geluid uit en luisteren naar de echo van de geluidsgolven. Hetzelfde principe werd door technici toegepast in een wandelstok voor blinden. Door ultrasone afstandsmeting kan deze wandelstok de blinde waarschuwen wanneer hij dreigt ergens tegenaan te lopen. De wandelstok gaat dan vibreren of laat een geluidssignaal horen.

Robots die over het water lopen als schaatsenrijders

schaatsenrijders
Jeffdelonge/wikimediacommons

We kennen allemaal schaatsenrijders: de lichte en kleine insecten met lange poten die zonder enige moeite over een wateroppervlak lopen, zonder in het water terecht te komen. De schaatsenrijder verdeelt zijn lichaamsgewicht over zijn middelste en achterste poten, zodanig dat de neerwaartse kracht nooit groter wordt dan de oppervlaktespanning van het water. Deze techniek inspireerde wetenschappers om een klein robotje te ontwerpen, dat net als een schaatsenrijder over het wateroppervlak kan lopen. De robotjes, die slechts 68 milligram wegen, kunnen gebruikt worden om bijvoorbeeld de verontreinigingsgraad van een vijver of een meer na te gaan.


Haaienhuid tegen bacteriën

De huid van een haai bezit een aantal bijzondere kenmerken waardoor de haai niet alleen snel kan zwemmen, maar ook gevrijwaard blijft van bacteriën. Het viel wetenschappers op dat de huid van een haai nooit bedekt is door algen. Bij nader onderzoek bleek dat algen en bacteriën zich niet kunnen hechten op haaienhuid, omwille van de unieke schubbenstructuur. Ingenieurs bootsten deze structuur na in kunststof en pasten deze technologie toe bij de productie van katheters. Bacteriën hebben voortaan geen kans meer om zich vast te zetten op katheters die in het menselijk lichaam worden ingebracht, dankzij de nagebootste structuur van haaienhuid.

Robotarmen zoals de slurf van een olifant

De slurf van een olifant bestaat uit niet minder dan 8000 spieren. Een olifant kan zijn slurf in alle mogelijke richtingen bewegen en hem gebruiken om allerlei zaken vast te grijpen en op te tillen. De structuur van een olifantenslurf inspireerde technici en ingenieurs van het Duitse bedrijf Festo om een heel doeltreffende robotarm te ontwerpen. De werking van de spieren werd nagebootst met opblaasbare balgen. De luchtdruk in deze balgen kan per onderdeel afzonderlijk worden geregeld. Zo verkrijgt men een zeer flexibele robotarm die in alle richtingen wendbaar is. Aan het uiteinde van de robotarm bevindt zich een grijper, die zich om een voorwerp kan buigen en dit voorwerp met zuignappen kan vastgrijpen.

Nieuw röntgenstralingstechniek dankzij de ogen van een kreeft

kreeft
sparkielyle/pixabay

De ogen van een kreeft bezitten een optisch systeem dat bestaat uit talloze vierkantige buisjes, waarin invallende lichtstralen worden gereflecteerd en allemaal naar hetzelfde brandpunt worden geleid. Dit optisch systeem werd nagebootst in nieuwe röntgentechnologie. De röntgenstralen worden door een bron in het brandpunt uitgezonden en in het optisch systeem door reflecties parallel gericht. Deze parallel gerichte röntgenstraling treft een veel kleiner oppervlak van het te onderzoeken object, waardoor men met een kleiner vermogen de straling veel dieper in het object kan laten doordringen.

Cyberplasm: robot gebaseerd op prikvissen

zeeprik

Om in het menselijk lichaam te kunnen kijken, gebruiken dokters tegenwoordig omvangrijke beeldvormende apparatuur, zoals CT-scanners, röntgenapparaten en MRI’s. Het zou echter veel handiger zijn om in de bloedstroom kleine robotjes te laten rondzwemmen, die met diverse sensoren zijn uitgerust en die reageren op stimuli in het lichaam. Wetenschappers werken aan de robot Cyberplasm, een robotje dat bestaat uit levende cellen. Deze robot zou op dezelfde wijze reageren op chemicaliën en op licht zoals andere levende organismen. Het concept van deze levende robot is gebaseerd op de prikvis, een parasitaire vis met een eenvoudig zenuwstelsel. Wetenschappers proberen dit zenuwstelsel na te bootsen om toe te passen in de Cyberplasm-robot.

Couponactie INT boeken - aug