ELYTRA: Как природата ще оформи нашето бъдеще

Това лято прекарах целия юни в пътуване из Европа. Преживяването беше наистина едно вихрено приключение, което промени гледната ми точка върху почти всеки аспект на човешкото състояние. Във всеки град, от Дъблин до Осло и Дрезден до Париж, непрекъснато бях поразяван от историческите чудеса, които всеки град можеше да предложи – но това, което не очаквах, беше да видя бегъл поглед към бъдещето на градския живот.

Докато посещавах музея на Виктория и Албърт (известен широко като V&A Museum) в един изключително горещ ден, неохотно влязох в павилиона на открито. Там бях изненадан да видя изложба, озаглавена ELYTRA, ярък контраст с историческите и антропологичните експонати в V&A. ELYTRA е инженерна иновация, която е ефективна, устойчива и вероятно може да оформи бъдещето на нашите обществени места за отдих и архитектура.

Какво е ELYTRA?

Структурата, наречена ELYTRA, е гостуваща изложба на роботика, разработена от архитектите Ахим Менгес и Мориц Добелман в сътрудничество със строителния инженер Ян Книпърс, както и Томас Ауер, климатичен инженер. Интердисциплинарната изложба демонстрира бъдещото въздействие на дизайните, вдъхновени от природата, върху технологиите, инженерството и архитектурата (Виктория и Албърт).

Експонатът се състоеше от дезактивиран робот, седнал под центъра на сложна тъкана конструкция, която беше изградил. Шестоъгълните части на експоната са леки, но здрави и издръжливи.

Биомимикрия: Какво трябва да знаете

Шестоъгълната структура на всяка част от ELYTRA е разработена и усъвършенствана чрез биомиметично инженерство или биомимикрия. Биомимикрията е област, дефинирана от биологично вдъхновени дизайни и адаптации, извлечени от природата.

Историята на биомимикрията е обширна. Още през 1000 г. сл. н. е. древните китайци се опитват да разработят синтетична тъкан, вдъхновена от паяжината. Леонардо да Винчи се е съобразявал с птиците, когато е проектирал чертежите на прочутата си летяща машина.

Днес инженерите продължават да търсят природата, за да създадат нова технология. Лепкавите пръсти на геконите вдъхновяват способността на робота да се катери по стълби и стени. Кожата на акула вдъхновява аеродинамичните бански костюми с ниско съпротивление за спортисти.

Биомимикрията наистина е интердисциплинарна и завладяваща област на науката и технологиите (Бушан). The Институт по биомимикрия изследва тази област и предлага начини да се включите.

Вдъхновението на ELYTRA

ELYTRA е вдъхновена от втвърдените гърбове на бръмбарите. Елитрите на бръмбарите защитават деликатните крила и уязвимото тяло на насекомото (Енциклопедия на живота). Тези твърди защитни щитове объркаха инженери, физици и биолози.

Как биха могли тези елитри да бъдат достатъчно здрави, за да позволят на бръмбара да се върти около земята, без да повредят оборудването им, като в същото време са достатъчно леки, за да поддържат полет? Отговорът се крие в структурния дизайн на този материал. Напречното сечение на повърхността на елитрата показва, че черупките са съставени от малки снопчета влакна, свързващи външната и вътрешната повърхност, докато отворените кухини намаляват общото тегло.

Професор Ce Guo от Института по био-вдъхновени структури и повърхностно инженерство към Университета по аеронавтика и астронавтика в Нанкин публикува документ, в който подробно се описва развитието на структура, базирана на природния феномен на елитрата. Приликите между пробата от елитра и предложената структура на материала са поразителни.

Ползите от биомимикрията

Елитра притежава "отлични механични свойства...като висока интензивност и издръжливостВсъщност тази устойчивост на повреди е и това, което прави биомиметичните дизайни като ELYTRA толкова устойчиви – както за околната среда, така и за икономиката.

Само един фунт тегло, спестен на граждански самолет, например, ще намали емисиите на CO2 чрез намаляване на разхода на гориво. Същият килограм премахнат материал ще намали разходите за този самолет с $300. При прилагането на този спестяващ теглото биоматериал в космическа станция, един паунд се превръща в спестявания от над 300,000 XNUMX долара.

Науката може да напредне неимоверно, когато иновации като напр Биоматериалът на Гуо може да се приложи за по-ефективно разпределяне на средства (Guo et.al). Всъщност отличителен белег на биомимикрията са нейните усилия за устойчивост. Целите на областта включват „изграждане отдолу нагоре, самосглобяване, оптимизиране, а не максимизиране, използване на безплатна енергия, кръстосано опрашване, прегръщане на разнообразието, адаптиране и развитие, използване на щадящи живота материали и процеси, участие в симбиотични взаимоотношения и подобряване на биосферата.

Вниманието към начина, по който природата е създала своите материали, може да позволи на технологията да съществува по-естествено с нашата земя и да привлече вниманието към това колко много нашият свят е бил повреден от „неестествена“ технология (Crawford).

В допълнение към ефективността и устойчивостта на ELYTRA, изложбата показва огромен потенциал за архитектурата и бъдещето на общественото пространство за отдих, поради способността си да се развива. Структурата е това, което е известно като „отзивчив подслон“ с много сензори, вплетени в нея.

ELYTRA съдържа два различни вида сензори, които му позволяват да събира данни за света около него. Първият тип са термовизионни камери. Тези сензори анонимно засичат движението и дейностите на хората, които се наслаждават на сянка.

Вторият тип сензор са оптични влакна, преминаващи през целия експонат. Тези влакна събират информация за околната среда около структурата, както и за наблюдение на микроклимата под експоната. Разгледайте картите с данни на експоната тук.

Невероятната реалност на тази структура е, че „сенникът ще расте и ще променя конфигурацията си в хода на V&A инженерния сезон в отговор на събраните данни. Как посетителите възпрепятстват павилиона в крайна сметка информирайте как расте сенникът и формата на новите компоненти (Виктория и Албърт).“

Стоейки вътре в павилиона на музея Виктория и Албърт, беше ясно, че структурата ще се разшири, за да следва извивката на малкото езерце. Простата логика да се позволи на хората, използващи пространството, да определят неговата архитектура, беше зашеметяващо дълбока.