ELYTRA: Kā daba veidos mūsu nākotni

Šovasar visu jūniju pavadīju, ceļojot pa Eiropu. Pieredze patiešām bija viesulis, mainot manu skatījumu uz gandrīz katru cilvēka stāvokļa aspektu. Katrā pilsētā, no Dublinas līdz Oslo un Drēzdenei līdz Parīzei, mani nepārtraukti pārsteidza vēsturiskie brīnumi, ko katra pilsēta var piedāvāt, taču es negaidīju, ka ieraudzīšu ieskatu pilsētas dzīves nākotnē.

Apmeklējot Viktorijas un Alberta muzeju (plašāk pazīstams kā V&A muzejs) karstā dienā, es negribīgi iegāju brīvdabas paviljonā. Es biju pārsteigts, ieraugot izstādi ar nosaukumu ELYTRA, kas ir krass kontrasts ar V&A vēsturiskajiem un antropoloģiskajiem eksponātiem. ELYTRA ir inženiertehnisks jauninājums, kas ir efektīvs, ilgtspējīgs un, iespējams, varētu veidot mūsu publisko atpūtas telpu un arhitektūras nākotni.

Kas ir ELYTRA?

Struktūra ar nosaukumu ELYTRA ir apmeklēta robotikas izstāde, ko izstrādājuši arhitekti Ahims Mengess un Morics Dobelmans sadarbībā ar būvinženieri Janu Knipersu, kā arī klimata inženieri Tomasu Aueru. Starpdisciplinārā izstāde parāda dabas iedvesmoto dizainu turpmāko ietekmi uz tehnoloģijām, inženierzinātnēm un arhitektūru (Viktorija un Alberts).

Ekspozīcija sastāvēja no deaktivizēta robota, kas sēdēja zem sarežģītas austās struktūras centra, ko tas bija uzbūvējis. Ekspozīcijas sešstūra daļas ir vieglas, tomēr izturīgas un izturīgas.

Biomimikrija: kas jums jāzina

Katra ELYTRA gabala sešstūra struktūra tika izstrādāta un pilnveidota, izmantojot Biomimetic Engineering jeb Biomimicry. Biomimikrija ir joma, ko nosaka bioloģiski iedvesmoti dizaini un pielāgojumi, kas iegūti no dabas.

Biomīmikas vēsture ir plaša. Jau mūsu ēras 1000. gadā senie ķīnieši mēģināja izstrādāt sintētisko audumu, ko iedvesmojis zirnekļa zīds. Leonardo da Vinči, izstrādājot savus slavenos lidojošo mašīnu rasējumus, ņēma vērā putnu norādes.

Mūsdienās inženieri turpina meklēt dabu, lai radītu jaunas tehnoloģijas. Gekonu lipīgie pirksti iedvesmo robotu spēju kāpt pa kāpnēm un sienām. Haizivju āda iedvesmo aerodinamiskus peldkostīmus ar zemu pretestību sportistiem.

Biomimikrija patiesi ir starpdisciplināra un aizraujoša zinātnes un tehnoloģiju joma (Bhušāna). The Biomīmikas institūts pēta šo jomu un piedāvā veidus, kā iesaistīties.

ELYTRA iedvesma

ELYTRA iedvesmoja rūdītās vaboļu muguras. Vaboļu elītra aizsargā kukaiņu smalkos spārnus un neaizsargāto ķermeni (Dzīves enciklopēdija). Šie cietie aizsargvairogi samulsināja gan inženierus, gan fiziķus, gan biologus.

Kā šīs elytras varētu būt pietiekami izturīgas, lai ļautu vabolei mucēties ap zemi, nesabojājot to aprīkojumu, un vienlaikus būt pietiekami vieglas, lai uzturētu lidojumu? Atbilde bija šī materiāla konstrukcijas dizainā. Elytra virsmas šķērsgriezums parāda, ka čaulas sastāv no maziem šķiedru kūļiem, kas savieno ārējo un iekšējo virsmu, savukārt atvērtie dobumi samazina kopējo svaru.

Profesors Ce Guo no Naņdzjinas Aeronautikas un astronautikas universitātes Bioiedvesmoto konstrukciju un virsmu inženierijas institūta publicēja rakstu, kurā sīki aprakstīta struktūras attīstība, kuras pamatā ir Elytra dabas parādības. Līdzības starp elytra paraugu un piedāvāto materiāla struktūru ir pārsteidzošas.

Biomīmikas priekšrocības

Elitrai pieder "lieliskas mehāniskās īpašības, piemēram, augsta intensitāte un izturībaFaktiski šī izturība pret bojājumiem arī padara biomimētiskos dizainus, piemēram, ELYTRA, tik ilgtspējīgus gan mūsu videi, gan ekonomikai.

Piemēram, tikai viena mārciņa, ko ietaupīsit civilajā lidmašīnā, samazinās CO2 emisijas, samazinot degvielas patēriņu. Tā pati mārciņa noņemtā materiāla samazinās šīs lidmašīnas izmaksas par 300 USD. Lietojot šo svaru taupošo biomateriālu kosmosa stacijā, viena mārciņa nozīmē vairāk nekā 300,000 XNUMX USD ietaupījumu.

Zinātne varētu milzīgi progresēt, ja tādas inovācijas kā Guo biomateriāls var izmantot, lai efektīvāk sadalītu līdzekļus (Guo et.al). Faktiski biomīmikas iezīme ir tās centieni panākt ilgtspējību. Šīs jomas mērķi ietver “veidošanu no apakšas uz augšu, paškomplektēšanu, optimizēšanu, nevis maksimizāciju, brīvās enerģijas izmantošanu, savstarpēju apputeksnēšanu, dažādības pieņemšanu, pielāgošanos un attīstību, dzīvībai draudzīgu materiālu un procesu izmantošanu, iesaistīšanos simbiotiskas attiecības un uzlabo biosfēru.

Uzmanība pret to, kā daba ir izstrādājusi savus materiālus, var ļaut tehnoloģijām dabiskāk pastāvēt līdzās mūsu zemei ​​un pievērst uzmanību tam, cik daudz mūsu pasauli ir sabojājušas “nedabiskas” tehnoloģijas (Crawford).

Papildus ELYTRA efektivitātei un ilgtspējībai, izstāde parāda milzīgu arhitektūras un publiskās atpūtas telpas nākotnes potenciālu, pateicoties tās spējai attīstīties. Struktūra ir tā sauktā "atsaucīga pajumte", kurā ir ieausti daudzi sensori.

ELYTRA satur divus atšķirīgus sensoru veidus, kas ļauj vākt datus par apkārtējo pasauli. Pirmais veids ir termokameras. Šie sensori anonīmi nosaka to cilvēku kustības un aktivitātes, kas bauda ēnu.

Otra veida sensors ir optiskās šķiedras, kas iet cauri visam eksponātam. Šīs šķiedras apkopo informāciju par vidi, kas ieskauj struktūru, kā arī uzrauga mikroklimatu zem eksponāta. Izpētiet izstādes datu kartes šeit.

Šīs struktūras neticamā realitāte ir tāda, ka "nojume augs un mainīs savu konfigurāciju V&A inženierijas sezonas laikā, reaģējot uz savāktajiem datiem. Galu galā tas, kā apmeklētāji kavēs paviljonu informēt par nojumes augšanu un jaunu sastāvdaļu formu (Viktorija un Alberts).

Stāvot Viktorijas un Alberta muzeja paviljonā, bija skaidrs, ka struktūra paplašināsies, sekojot mazā dīķa līknei. Vienkāršā loģika, kas ļauj cilvēkiem, kuri izmanto telpu, noteikt tās arhitektūru, bija satriecoši dziļa.