ELYTRA: Як прырода будзе фармаваць нашу будучыню

Гэтым летам я ўвесь чэрвень падарожнічаў па Еўропе. Гэты вопыт быў сапраўды бурнай прыгодай, якая змяніла мой пункт гледжання практычна на кожны аспект чалавечага стану. У кожным горадзе, ад Дубліна да Осла і Дрэздэна да Парыжа, мяне ўвесь час уражвалі гістарычныя цуды, якія мог прапанаваць кожны горад, але чаго я не чакаў, дык гэта ўбачыць пробліск у будучыню гарадскога жыцця.

Падчас наведвання музея Вікторыі і Альберта (шырока вядомага як Музей V&A) у гарачы дзень я неахвотна зайшоў у павільён пад адкрытым небам. Там я быў здзіўлены, убачыўшы выставу пад назвай ELYTRA, рэзкі кантраст з гістарычнымі і антрапалагічнымі экспанатамі ў V&A. ELYTRA - гэта інжынерная інавацыя, якая з'яўляецца эфектыўнай, устойлівай і можа сфарміраваць будучыню нашых грамадскіх месцаў для адпачынку і архітэктуры.

Што такое ELYTRA?

Структура пад назвай ELYTRA - гэта наведвальная выстава робататэхнікі, распрацаваная архітэктарамі Ахімам Менгесам і Морыцам Добельманам у супрацоўніцтве з інжынерам-будаўніком Янам Кніперсам, а таксама кліматычным інжынерам Томасам Ауэрам. Міждысцыплінарная выстава дэманструе будучы ўплыў дызайнаў, натхнёных прыродай, на тэхналогіі, інжынерыю і архітэктуру (Вікторыя і Альберт).

Экспанат складаўся з дэактываванага робата, які сядзеў пад цэнтрам складанай тканай канструкцыі, якую ён пабудаваў. Шасцікутныя часткі экспаната лёгкія, але трывалыя і трывалыя.

Біямімікрыя: што трэба ведаць

Шасцікутная структура кожнай часткі ELYTRA была распрацавана і ўдасканалена з дапамогай біяміметычнай інжынерыі або біямімікрыі. Біямімікрыя - гэта вобласць, вызначаная біялагічна натхнёнымі канструкцыямі і адаптацыямі, атрыманымі ад прыроды.

Гісторыя біямімікрыі шырокая. Ужо ў 1000 годзе нашай эры старажытныя кітайцы спрабавалі распрацаваць сінтэтычную тканіну, натхнёную шоўкам павука. Леанарда да Вінчы браў прыклад з птушак, калі распрацоўваў чарцяжы свайго знакамітага лятальнага апарата.

Сёння інжынеры працягваюць звяртацца да прыроды, каб стварыць новыя тэхналогіі. Ліпкія пальцы гекконаў натхняюць робата на здольнасць лазіць па лесвіцах і сценах. Скура акулы натхняе на аэрадынамічныя купальнікі з нізкім супрацівам для спартсменаў.

Біямімікрыя - гэта сапраўды міждысцыплінарная і займальная вобласць навукі і тэхнікі (Бушан). The Інстытут біямімікрыі даследуе гэтую сферу і прапануе спосабы ўдзелу.

Натхненне ELYTRA

ELYTRA была натхнёная загартаванымі спінамі жукоў. Надкрылья жукоў абараняюць далікатныя крылцы і ўразлівае цельца казуркі (Энцыклапедыя жыцця). Гэтыя жорсткія ахоўныя шчыты збянтэжылі інжынераў, фізікаў і біёлагаў.

Як гэтыя надкрылья могуць быць дастаткова трывалымі, каб дазволіць жукам круціцца вакол зямлі, не пашкоджваючы іх абсталяванне, і ў той жа час быць дастаткова лёгкімі, каб працягваць палёт? Адказ крыўся ў канструктыўнай канструкцыі гэтага матэрыялу. Папярочны разрэз паверхні надкрыляў паказвае, што ракавіны складаюцца з невялікіх пучкоў валокнаў, якія злучаюць знешнюю і ўнутраную паверхні, а адкрытыя паражніны памяншаюць агульную вагу.

Прафесар Ce Guo з Інстытута біяінспіраваных канструкцый і інжынерыі паверхні Нанкінскага ўніверсітэта аэранаўтыкі і астранаўтыкі апублікаваў артыкул, у якім падрабязна апісваецца распрацоўка структуры, заснаванай на прыродных з'явах надкрыльяў. Падабенства паміж узорам надкрыльяў і прапанаванай структурай матэрыялу дзіўнае.

Перавагі біямімікрыі

Элітра валодае "выдатныя механічныя ўласцівасці...такія як высокая інтэнсіўнасць і трываласць". Фактычна гэтая ўстойлівасць да пашкоджанняў таксама робіць такія біяміметычныя канструкцыі, як ELYTRA, такімі ўстойлівымі - як для навакольнага асяроддзя, так і для эканомікі.

Напрыклад, эканомія ўсяго аднаго фунта вагі грамадзянскага самалёта знізіць выкіды CO2 за кошт памяншэння спажывання паліва. Той самы фунт выдаленага матэрыялу знізіць кошт гэтага самалёта на 300 долараў. Пры ўжыванні гэтага біяматэрыялу для эканоміі вагі на касмічнай станцыі адзін фунт зэканоміць больш за 300,000 XNUMX долараў.

Навука можа значна прасунуцца, калі такія інавацыі, як Біяматэрыял Го можа прымяняцца для больш эфектыўнага размеркавання сродкаў (Guo et.al). Фактычна адметнай рысай біямімікрыі з'яўляецца яе імкненне да ўстойлівасці. Мэты вобласці ўключаюць у сябе «будаўніцтва знізу ўверх, самазборка, аптымізацыя, а не максімізацыя, выкарыстанне бясплатнай энергіі, перакрыжаванае апыленне, прыняцце разнастайнасці, адаптацыя і развіццё, выкарыстанне зручных для жыцця матэрыялаў і працэсаў, удзел у сімбіятычныя адносіны і ўмацаванне біясферы».

Увага да таго, як прырода стварыла свае матэрыялы, можа дазволіць тэхналогіям больш натуральна суіснаваць з нашай зямлёй і прыцягнуць увагу да таго, наколькі наш свет быў пашкоджаны «ненатуральнымі» тэхналогіямі (Кроўфард).

У дадатак да эфектыўнасці і ўстойлівасці ELYTRA, выстава дэманструе велізарны патэнцыял для архітэктуры і будучыні грамадскай прасторы для адпачынку дзякуючы сваёй здольнасці развівацца. Структура - гэта тое, што вядома як "спагадны прытулак", у які ўплецена мноства датчыкаў.

ELYTRA змяшчае два розныя тыпы датчыкаў, якія дазваляюць збіраць даныя аб навакольным свеце. Першы тып - цеплавізійныя камеры. Гэтыя датчыкі ананімна выяўляюць рух і дзейнасць людзей, якія карыстаюцца ценем.

Другі тып датчыка - гэта аптычныя валакна, якія праходзяць праз увесь экспанат. Гэтыя валакна збіраюць інфармацыю аб навакольным асяроддзі канструкцыі, а таксама кантралююць мікраклімат пад экспанатам. Азнаёмцеся з картамі дадзеных выставы тут.

Неверагодная рэальнасць гэтай структуры заключаецца ў тым, што «навес будзе расці і змяняць сваю канфігурацыю на працягу інжынернага сезона V&A у адказ на сабраныя даныя. Як наведвальнікі тармозяць павільён у канчатковым рахунку інфармаваць, як расце полаг і форму новых кампанентаў (Вікторыя і Альберт).»

Стоячы ўнутры павільёна музея Вікторыі і Альберта, было ясна, што збудаванне будзе пашырацца, каб прытрымлівацца выгібу невялікай сажалкі. Простая логіка дазволу людзям, якія выкарыстоўваюць прастору, вызначаць яе архітэктуру, была ашаламляльна глыбокай.