زیست شناسی

علمی و آموزشی

زیست شناسی

علمی و آموزشی

زیست شناسی

فالموت فی حیاتکم مقهورین ،
و الحیاة فی موتکم قاهرین
زندگی آن است که بمیرید و پیروز باشید و مردن آن است که زنده‏ باشید و محکوم دیگران.
نهج البلاغه ، خطبه 51

بیومیمتیک (Biomimetics)

جمعه, ۱۰ فروردين ۱۳۹۷، ۰۶:۲۵ ب.ظ

بیومیمِتیک یا بیونیک چیست؟

بیومیمِتیک (biomimetic , bionic) یا زیست تقلید، شاخه ای از علوم است که به طراحان و مهندسین اجازه می دهد با بررسی الگوهای زیستی و عملکرد فیزیولوژیکی آن ها، ابزارها و دستگاه های جدیدی بسازند که چه از لحاظ ساختاری و چه از لحاظ عملکردی بسیار شبیه به مدل های زنده باشند.
سال های سال است که سازندگان ربات ها از بدن انسان و دیگر موجودات زنده برای ساخت ابزارهای خود الگو گرفته اند و حقیقتا تاکنون موفق به ساخت ربات های شگفت انگیزی هم شده اند. ربات هایی با ظاهر حیوانات و حتی حشره ها می توانند در شرایط خاص به کمک انسان ها بیایند و برطرف کننده نیازهایی باشند که ما به سادگی نمی توانیم انجام دهیم.


Image result for ‫بیونیک‬‎


در واقع بیومیمتیک یا زیست‌تقلید، تقلید از مدل ها، سیستم ها و عناصر طبیعت با هدف حل مشکلات پیچیده انسان است. ساختارها و مواد با سازگاری مناسب در موجودات زنده در طول زمان از طریق انتخاب طبیعی تکامل یافته ­اند. علم زیست‌تقلید منجر به ایجاد فن آوری های جدید با الهام از راه حل های زیستی در اندازه­ های کلان و نانو شده است. انسان ها برای پاسخ به مشکلات خود به طبیعت نگاه کرده و الهام می­ گیرند. طبیعت مشکلات مهندسی مانند توانایی های ترمیمی، تحمل و مقاومت در محیط زیست های مختلف، آب گریزی و بهره برداری از انرژی خورشیدی را حل کرده است.

امروزه همه اختراعات بشر را می‌توان به نوعی بهره گرفته از مدل های زنده دانست. کامپیوترها و روبات های دستیار که رفته رفته جای انسان را گرفته‌اند با توجه به مطالعه بر روی ساختارهای زیستی ساخته شده‌اند. طراحی هواپیما بر اساس ساختار بدن پرندگان، ساخت زیردریایی از روی ساختار دلفینها و یا ساخت رادارها با توجه به سیستم راداری خفاش‌ها مثال هایی از علم بیوممتیک یا بیونیک (Bionic) می‌باشند.


تاریخچه:

یکی از نمونه ­های اولیه زیست ت­قلید، مطالعه پرندگان برای ایجاد توانایی پرواز در انسان بود. لئوناردو داوینچی (۱۴۵۲-۱۵۱۹) اگر چه هرگز در اختراع یک »ماشین پرنده» موفق نبود، اما یک ناظر زیرک در بررسی آناتومی و نحوه پرواز پرندگان بود و یادداشت ها و طرح های متعددی از مشاهدات خود و همچنین طرح هایی از “ماشین پرواز” را ساخته بود اولین هواپیما که توسط برادران رایت ساخته شد الهام گرفته از مشاهدات کبوتران در حال پرواز بود.

علم زیست­ تقلید توسط فیزیکدان و دانشمند آمریکایی بنام اتو اسمیت در دهه­ ی ۱۹۵۰ در حین مطالعه بر روی اعصاب ماهی مرکب ابداع شد. و واژه زیست­ تقلید در سال ۱۹۷۴ به لغت نامه راه یافت.


کاربرد های تجاری:

کانی سازی بیومورفیک (Biomorphic mineralization)، تکنیکی است که در آن مواد با شکل و ساختاری شبیه به موجودات زنده طبیعی با استفاده از ساختارهای زیستی (به عنوان الگو)، تولید می­ شوند. در مقایسه با روش های دیگر تولید مواد، کانی سازی بیومورفیک آسان، سازگار با محیط زیست و اقتصادی است.

فناوری صفحه نمایش (Mirasol) بر اساس خواص بازتابی بال پروانه مورفو توسط شرکت کوالکام در سال ۲۰۰۷ به صورت تجاری وارد بازار گردید. این فناوری با استفاده از تلفیق تداخل امواج (Interferometric Modulation) ، نور را به صورتی بازتاب می ­کند که تنها یک رنگ دلخواه در هر یک از پیکسل های صفحه نمایش قابل مشاهده باشد.


کاربردهای احتمالی آینده:

زیست تقلید در آینده در بسیاری از زمینه­ ها مورد استفاده قرار می­ گیرد. به دلیل پیچیدگی سیستم های زیستی، تعداد پارامترهای بسیاری ممکن است مورد تقلید قرار گیرند. کاربردهای زیست تقلید در مراحل مختلف توسعه از فنآوری هایی که قادر به تجاری شدن می ­باشند تا مدل های پیش الگو و نمونه ­های اولیه را شامل می­ شود.

به عنوان مثال محققان با الهام از ساختار تپه­ ی موریانه ­های آفریقایی توانستند ساختمانی را طراحی نموده که تنها با استفاده از ده درصد انرژی معمول، فعالیت تهویه و خنک نگهداشتن ساختمان را به درستی انجام دهد.

صدف های دریایی با استفاده از پروتئین های موجود در پاهای رشته مانند خود در هنگام جذر و مد به سنگ های دریا متصل باقی می­ مانند. این پروتئین ها دارای ترکیب خاصی از آمینواسیدهای مختلف می ­باشند که برای چسبندگی انطباق یافته­ اند. مهندسان با شناسایی و استفاده از این پروتئین ها قادر به تولید چسب ضد آب خواهند شد.

مهندسین همچنین به فکر استفاده از ابریشم تار عنکبوت به منظور طراحی چتر نجات، کابل پل های معلق و رباط مصنوعی با کاربرد پزشکی هستند تحقیقات دیگر مطرح شده شامل تولید و ساخت سلول های خورشیدی الهام گرفته از ساختار برگ، تولید پارچه ­های شبیه­ سازی شده از پوست کوسه و برداشت آب از مه، مانند یک سوسک به نامسوسک سیاه نامیب می­ باشند.

رنگ آبی با طراوت و شاداب پروانه مورفو به دلیل رنگ آمیزی ساختاری آن است. بال های پروانه های مورفو دارای میکروساختارهایی هستند که پدیده­ ی رنگی خود را از طریق رنگ آمیزی ساختاری و نه از طریق رنگدانه ها خلق می­ کنند. امواج نوری ورودی در طول موج های خاصی بازتاب می­ شوند تا رنگ های شادی را براساس تداخل چند لایه­ ای ایجاد کنند.


بیونیک در معماری


بیونیک و معماری


تعریفی دیگر برای واژه بیونیک: واژه ایی به نام "بیونیک" از ترکیب دو لغت "بیولوژی" و "تکنیک" به معنای زیستار شناختی یا بکارگیری اندام‌های ساختگی طبیعت که به فارسی "زیست فنی" می باشد بیان گردیده است.
بیونیک را علم سیستم‌هایی که شالوده و پایه ی تمامی سیستم‌های زنده‌اند می دانند. امروزه هرجا سخن از تکنولوژی به میان می‌آید تصویر همان دستاوردهای مهم تکنولوژی به ذهن می‌آید اما اگر کمی به مسیرتکنولوژی دقت کنیم هر پدیده صنعتی یا ساختمانی، از الگوی زنده طبیعت الهام گرفته است. هم اکنون بیونیک از هر جهت، هنر به کارگیری دانش سیستم‌های زنده در حل مسائل فنی است.


Image result for ‫بیونیک در معماری‬‎


روح بخشیدن به ساختمان یکی از تمایلات معماری بیونیک است که با توجه به قدرت سازه برای تنفس ( زنده‌نمایی )، به کمک خطوط مستقیم یا منحنی خالص و القاء آهسته تمامیت سازه به آن دست پیدا می‌کنند و مهم ترین چیز برای معماری بیونیک آن است که ساختمان بتواند زنده بودن خود را القاء کند.

از بدو آفرینش زمین، طبیعت خود، تبدیل به طراح و معمار نهایی شده است طی این مدت گیاهان و جانوران توانسته‌اند با تزئینات و طراحی‌های لازم بر مشکلات محیط زیست خود فائق آیند و انسان نیز درطول زندگی خود، همیشه سعی داشته برای ساخت و طراحی مکانها و وسایل مورد نیاز خود از طبیعت و محیط زیست اطراف خود الهام بگیرد.

به عنوان مثال:1-خفاش.   2-دلفین‌ها   3-عنکبوت ها   4- زنبورها   5-موریانه‌ها

تقلید از طبیعت مزایای بسیاری دارد. هر جاندار کنونی دارای چندین میلیون سال تکامل است، در این فاصله زمانی طبیعت هر چه را که سازگاری نداشته از بین برده است و این امیدواری را بوجود آورده که بشر بتواند با مطالعه فرآیند تکامل، مکانیسم‌های جدید فناوری را از روی موجودات زنده نسخه‌برداری کند.

بیونیک امروزه به عنوان یکی از سه علم برتر جهان (IT, Nano, Bionic ) معرفی گردیده است. در واقع عوامل مهمی که در طبیعت وجود دارد و انسان برای ساخت بناهای خود از آنها استفاده نموده، می توان به موارد زیر اشاره کرد:
1-پوسته یا جلد   2- ساختار   3- آراستن   4- انرژی

Image result for ‫بیونیک در معماری‬‎

بیونیک در واقع شامل سه بخش است:
  1. علم سیستم هایی که کار آنها از سیستم های زنده گرفته شده است ( ساختار اصلی )
  2. علم سیستم هایی که خصوصیاتی شبیه خصوصیات سیستم های زنده را دارند. ( مکانیزم ها )
  3. علم سیستم هایی که از نظر ظاهر به سیستم های زنده شبیه اند ( دریافت های حسی فرم )

و در واقع هر محصول سه عنصر اصلی به نام های ساختار، مکانیزم و فرم را داراست و روابط عملکردی موجود با فرم و مواد به صورت زیر می باشد:
آنالیز فرم :  1-فرم پایه  2-فرم پیچیده  3-تعین تناسبات و اندازه  4 - آنالیز مکانیزم  5-آنالیز رابطه ی فرم  6- آنالیز رابطه ی عملکرد

طراحی بر اساس بیونیک یا بیودیزاین را می توان به صورت زیر بیان کرد:
1-انتخاب موجود زنده  2-شناسایی خصوصیات زیستی  3-محیط زندگی  4- عکس العمل ها   5-خصوصیات فیزیکی  6-روابط سیستماتیک


منابع:

http://zistman.org/9-biomimetics/

http://faranama.co

http://ammi.ir

کانال شریان را در پیام رسان سروش دنبال کنید

http://sapp.ir/shariyan96

موافقین ۰ مخالفین ۰ ۹۷/۰۱/۱۰

نظرات  (۰)

هیچ نظری هنوز ثبت نشده است

ارسال نظر

ارسال نظر آزاد است، اما اگر قبلا در بیان ثبت نام کرده اید می توانید ابتدا وارد شوید.
شما میتوانید از این تگهای html استفاده کنید:
<b> یا <strong>، <em> یا <i>، <u>، <strike> یا <s>، <sup>، <sub>، <blockquote>، <code>، <pre>، <hr>، <br>، <p>، <a href="" title="">، <span style="">، <div align="">
تجدید کد امنیتی