Акульи чешуйки, якутские насекомые и лапки гекконов: как природа помогает развивать технологии
Из океана — в небо
Недавно физики Гарвардского университета под руководством профессора Джорджа Лаудера обнаружили, что зубчатые чешуйки, покрывающие тело акулы, способны улучшать аэродинамику. Так выяснилось, что если изменить геометрию крыла самолета, покрыв его пластинами, схожими по форме с чешуйками акулы, возможно снижение аэродинамического сопротивления. Форма этих чешуек уменьшает силу сопротивления воздуха и увеличивает подъемную силу. Такая методика не требует дополнительных источников энергии.
Взаимодействие потока воздуха с поверхностью крыла самолета приводит к изменению направления воздушных потоков и формированию в них небольших вихрей. Это, в свою очередь, улучшает аэродинамические свойства техники.
Защита кожи благодаря насекомым
Мы привыкли защищать кожу от насекомых, однако некоторые из них могут подсказать решения для улучшения качества жизни. Например, известно, что в процессе адаптации к холоду перед организмом стоят две задачи: сохранение тепла в жизненно важных органах и предотвращение замерзания воды в клетках. В организме человека заложен механизм сохранения тепла за счёт сужения сосудов, однако механизма, препятствующего фатальному замерзанию внутриклеточной жидкости, у него нет. Зато такое свойство природа заложила в других, так называемых, пойкилотермных организмах, типичными представителями которых являются арктические насекомые, вырабатывающие в преддверии зимы криопротекторы и антифризы. Они контролируют процесс замерзания воды, не давая образующимся кристаллам льда вырасти до больших размеров, способных разорвать клетку (или кристаллы имеют безопасную форму и размеры, если все же образовались).
Эти свойства удалось передать человеку. Ученые (участники проекта «Сколково») создали крем Freeze Protect Plus, который позволяет комфортно находиться на морозе (до -52 градусов) и в условиях холодного ветра. В рецептуру удалось ввести криопротекторные соединения от арктических насекомых, поэтому он защищает кожу на клеточном уровне, отодвигая момент замерзания.
Мотыльки дарят свет
Мотыльки не только летят на свет, но и подсказывают, как его получить. Производство тонкой двумерной поверхности для захвата света в сверхшироком спектральном диапазоне – важная часть энергетики, оптоэлектроники и спектроскопии. Однако сегодня широкополосный захват света – труднодостижимый процесс. Но есть исследования, которые могут эту процедуру в будущем сделать намного проще.
Как сообщает Американская ассоциация содействия развитию науки, выяснилось, что в структуре глаз мотыльков есть несколько рядов микросфер, благодаря которым глаза насекомых способны полностью поглощать свет. Этот принцип позволил ученым разработать пленку, поглощающую до 99% энергии света. При использовании ее в солнечных батареях появляется возможность создавать источники энергии, функционирующие ночью и внутри помещений.
«Ящерный» клей и перчатки для астронавтов
Гекконы ловко бегают по любым поверхностям, даже если это гладкий потолок или стекло. При помощи электронного микроскопа ученые узнали, что лапки этих ящериц покрыты крошечными волосками-щетинками с едва заметными разветвлениями на кончиках — они позволяют гекконам выполнять все их трюки. Этот принцип лег в основу разработки специальных перчаток-липучек, которые уже сегодня используются астронавтами и альпинистами. Кроме того, на основе открытия командой изобретателей Массачусетского университета был разработан клей Geckskin, выдерживающий более 300 кг.
Коралловый цемент
Формирование коралловых рифов подсказало новую технологию производства строительного цемента. Захват углекислого газа и смешение его с морской водой с повышенным содержанием кальция, как оказалось, в результате дает минерал схожий с цементом.
Обычно на каждую тонну готового цемента выбрасывается тонна углекислого газа. Новый метод производства цемента, обнаруженный исследователем Стэнфордского университета Брентом Конштанцем, устраняет эту проблему – частицы пыли и грязи не поднимаются в воздух.
Материал подготовлен совместно с компанией «Криопротект»