पांच वैज्ञानिक खोजें जो नए आविष्कारों के लिए नेतृत्व कर सकती हैं

ब्रिटिश वास्तुकार माइकल पावलिन "उत्पादों की सूची" के रूप में प्रकृति के बारे में सोचते हैं, जिनमें से सभी, वह एक टेड टॉक में बताते हैं, "3.8-बिलियन-वर्ष के अनुसंधान और विकास की अवधि से लाभ हुआ है।"

"निवेश के उस स्तर को देखते हुए, " वह कहते हैं, "इसका उपयोग करने के लिए समझ में आता है।"

जबकि नई तकनीक कभी-कभी अजीब महसूस कर सकती है, लगभग अन्य-दुनिया में पहली बार, नवाचार के भविष्य में वास्तव में शोधकर्ताओं को हमारे आसपास की प्राकृतिक दुनिया को बेहतर ढंग से समझना शामिल है। और आविष्कारक पकड़ रहे हैं, अधिक से अधिक गले लगाने वाली बायोमिमिक्री के साथ, या जानवरों और पौधों के रूप में कार्य करने के लिए उत्पादों को डिजाइन करने की प्रक्रिया विकासवाद के ठीक-ठीक होने के बाद करते हैं। मंटिस चिंराट से लेकर मधुमक्खी के थूक तक, जब यह प्रेरणा की बात आती है तो इंजीनियर कोई कसर नहीं छोड़ते हैं।

यहाँ प्राकृतिक दुनिया में हाल ही की पाँच खोजें हैं जो किसी दिन नए आविष्कार कर सकती हैं।

मेंटिस श्रिंप में एक सुपर-कठिन कवच है जो एक प्रभाव प्रतिरोधी माइक्रोस्ट्रक्चर से बना है।

मंटिस चिंराट छोटी-छोटी शैतानियां हैं जो लड़ाई से पीछे नहीं हटती हैं - यहां तक ​​कि अपनी तरह से भी। उल्लेखनीय रूप से, दो मंटिस चिंराट इसे बाहर निकाल सकते हैं और बाद में बिना बिके रह सकते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि कठिन छोटे लड़ाकू उनकी पीठ के नीचे सुपर-मजबूत कवच में ढंके हुए हैं। कवच, जिसे टेल्सन कहा जाता है, देखो और ढाल की तरह कार्य करते हैं, ओवरलैपिंग के रूप में वे क्रसटेशियन की पूंछ के नीचे झरना करते हैं।

कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने रिवरसाइड ने इन टेल्सन की संरचना और यांत्रिकी का अध्ययन किया और पाया कि उनकी कठोरता की कुंजी प्रत्येक ढाल के नीचे सर्पिल के आकार का मचान लगती है। एडवांस्ड फंक्शनल मटेरियल नामक पत्रिका में हाल के एक अध्ययन में, इंजीनियरों और उनके सहयोगियों ने समझाया कि हेलिकॉइडल संरचना दरार को बढ़ने से रोकती है और एक कठिन हिट के प्रभाव को नरम करती है। एक समान रूप से मुड़ वास्तुकला को झींगा के पंजे में मौजूद माना जाता है, जिसका उपयोग अपने क्षेत्र में किसी भी खतरे को देने के लिए किया जाता है। झींगा स्पष्ट रूप से पूर्ण कवच विकसित किया है।

किसी दिन, हम इस तरह के प्रभाव-प्रतिरोधी माइक्रोस्ट्रक्चर को देख सकते हैं, जो शोधकर्ताओं ने 2016 में खेल उपकरण, पुलिस और सैन्य के लिए बॉडी कवच, ड्रोन, पवन टरबाइन ब्लेड, एयरोस्पेस सामग्री, कार, सैन्य वाहन, हवाई जहाज, हेलीकॉप्टर में पेटेंट कराया था। साइकिल और समुद्री जहाज। मूल रूप से, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, रिवरसाइड और अध्ययन के लेखक, केमिकल और पर्यावरण इंजीनियरिंग के एक प्रोफेसर डेविड किसेलस, स्मिथसोनियन पत्रिका को ईमेल में बताते हैं, "कहीं भी कम किया गया वजन महत्वपूर्ण है लेकिन दृढ़ता और शक्ति की आवश्यकता है।"

Kisailus सोचता है, निकट अवधि में, खेल के सामानों पर सबसे अधिक प्रभाव पड़ेगा, क्योंकि हेलमेट और पिंडली जैसे उत्पादों के लिए बाजार का समय कम है, क्योंकि यह वाणिज्यिक हवाई जहाज जैसी किसी चीज के साथ है। शोधकर्ताओं ने निर्माण उपयोग के साथ-साथ फुटबॉल के लिए एक प्रोटोटाइप हेलमेट बनाया है। लेकिन, कियेलस कहते हैं, "लंबी अवधि में, मुझे लगता है कि परिवहन में बड़ा, अधिक वैश्विक प्रभाव होगा, क्योंकि उच्च शक्ति के साथ कम वजन से ईंधन की खपत और उत्सर्जन में कमी आएगी।"

Dandelion के बीज प्राकृतिक उड़ान के नए खोजे गए रूप को दर्शाते हैं।

उड़ान का एक रूप जो पहले नहीं देखा गया था वह सिंहपर्णी के एक अध्ययन में सामने आया था। (कैथल कमिंस)

जिस तरह से सिंहपर्णी बीज आसानी से हवा में बहते हैं, वे सूरज की रोशनी को पकड़ते हैं क्योंकि वे जमीन पर गिरते हैं, उनके लिए एक निश्चित सरलीकृत सौंदर्य है जो शीर्ष पर कठिन होगा। लेकिन, जैसा कि शोधकर्ताओं ने पाया कि अंतिम गिरावट, अदृश्य पथ इसकी नाजुक भंगुर पैराशूट पत्तियों के पीछे और भी अधिक चमत्कारिक है - और इसका अध्ययन करने से ड्रोन उड़ान और वायु प्रदूषण की निगरानी में वास्तव में ठंडी प्रगति हो सकती है।

शोधकर्ताओं को पता था कि बीजों को इतनी आसानी से ले जाने वाला तंत्र हाथी दांत के रेशों का नाजुक मुकुट था, जो चिमनी के झाड़ू की तरह दिखता है। वे अभी निश्चित रूप से निश्चित नहीं थे कि इस पैराशूट जैसी फ़ज़ ने कैसे काम किया है कि सिंहपर्णी के बीज का बंडल ज्यादातर खाली जगह से बना है। इसलिए एडिनबर्ग विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों ने परीक्षण के लिए बीज डालने के लिए एक हवा की सुरंग बनाई और ऐसा करने में, उन्होंने न्यूयॉर्क टाइम्स के लिए जेम्स गोर्मन की "द्रव व्यवहार की एक नई श्रेणी" की खोज की। वायु फिलामेंट्स के माध्यम से बहती है और पीछे हवा का एक घूमता हुआ निशान छोड़ती है, या जिसे एक अलग भंवर अंगूठी कहा जाता है। अंगूठी एक बीज के ड्रैग को बढ़ाती है, जो एक पारंपरिक पैराशूट की तुलना में उड़ान को चार गुना अधिक कुशल बनाती है।

शोधकर्ताओं, जिन्होंने नेचर में प्रकाशित एक अध्ययन में खोज के बारे में बताया, आशा है कि यह इंजीनियरों को छोटे स्व-प्रॉपिंग ड्रोन का आविष्कार करने के लिए प्रेरित करता है जिन्हें उड़ने के लिए ऊर्जा की कम खपत की आवश्यकता होती है।

एडमंडबर्ग विश्वविद्यालय के एक जीवविज्ञानी और अध्ययन लेखक, नाओमी नाकायमा कहते हैं, "ब्रिस्टल्स के एक डंडेलियन-प्रेरित मानव निर्मित बंडल को हवा में इधर-उधर तैरने, कैमरे या सेंसर की तरह कुछ ले जाने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।" स्मिथसोनियन को एक ईमेल। "सिंहपर्णी के रूप में, वे लंबे समय तक बने रह सकते थे, हवा की गुणवत्ता, हवा की दिशा या गति और शायद कुछ मानवीय गतिविधियों की निगरानी और रिकॉर्ड करने में सक्षम होने के बिना, लोगों को ध्यान दिए बिना वे चारों ओर हैं क्योंकि वे इतने छोटे हैं।"

माको शार्क अपने लचीले तराजू के कारण तेजी से बढ़ते हैं।

यह शॉर्टफिन माको शार्क तराजू की एक तस्वीर है, जो प्रत्येक लंबाई में लगभग 0.2 मिलीमीटर मापती है। तराजू की सामने की पंक्ति को मैन्युअल रूप से लगभग 50 डिग्री के उनके अधिकतम कोण पर लगाया गया है। (दक्षिण फ्लोरिडा विश्वविद्यालय में फिल मोट्टा)

माको शार्क बहुत तेज़ होते हैं, यही वजह है कि उन्हें कभी-कभी समुद्र का चीता भी कहा जाता है। वे प्रति घंटे 70 से 80 मील तक पहुंच सकते हैं। लेकिन उन्हें इतनी जल्दी कैसे मिलती है? इसका जवाब उनके फ़्लैक और पंखों पर छोटे पैमानों के साथ है। एक अमेरिकी फिजिकल सोसाइटी प्रेस विज्ञप्ति के अनुसार, बोइंग और अमेरिकी सेना की फंडिंग से विमान की चपलता को कम करने और विमान की फुर्ती को बढ़ाने के लिए नई सामग्री को डिजाइन करने की इच्छा रखने वाले बिलकुल साथ ही उनकी सुस्त त्वचा से उनकी गति में मदद मिलती है। ।

Mako शार्क के फ्लैंक और फिन्स पर लचीली तराजू एक मिलीमीटर लंबी सिर्फ पांचवीं है। यदि आप एक बिल्ली की तरह शार्क को पालतू बनाने के लिए थे, तो सिर से पूंछ तक ( संपादक का ध्यान दें: हम इसकी सलाह नहीं देते हैं ।), इसके तराजू सहज महसूस करेंगे। लेकिन अगर आप अपने हाथ को विपरीत दिशा में दौड़ाते हैं, तो त्वचा सैंडपेपर की तरह महसूस करेगी, जो शरीर के स्थान के आधार पर अधिकतम 50 डिग्री के कोण पर पीछे की ओर झुकी हुई होती है, जिसमें गिल्स के पीछे सबसे अधिक लचीली तराजू होती है। प्रेस विज्ञप्ति के अनुसार, तराजू का लचीलापन प्रवाह को त्वचा के करीब ले जाता है, जिसे रोकने को "प्रवाह पृथक्करण" कहा जाता है।

जब विमान की बात आती है तो फ्लो सेपरेशन भी दुश्मन नंबर एक है। हवा के सामने अपनी हथेली के साथ चलती कार की खिड़की से अपना हाथ चिपकाकर अवधारणा का आसानी से प्रदर्शन किया जाता है। आपकी हथेली आपके हाथ के पीछे से अधिक दबाव में है, और इसलिए आपका हाथ पीछे की ओर धंस जाता है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि हवा का प्रवाह आपके हाथ के चारों ओर अलग-अलग हो जाता है, जिससे कम दबाव वाला क्षेत्र बनता है या आपके हाथ के पीछे जागता है। हालांकि, शार्क की तरह अधिक सुव्यवस्थित शरीर पर प्रवाह पृथक्करण हो सकता है। यही वह जगह है जहां तराजू आती है: वे नियंत्रण प्रवाह में मदद करते हैं, जिससे ड्रैग को कम किया जा सकता है और पशु को तेज़ी से और अधिक गतिशीलता के साथ तैरने दिया जा सकता है।

"हम अनुमान लगाते हैं कि किसी बिंदु पर हम एक टेप को इंजीनियर कर सकते हैं जिसे विमान की सतहों पर रणनीतिक रूप से लागू किया जा सकता है, जैसे कि हेलीकॉप्टर रोटर ब्लेड, पंख या धड़ पर कुछ स्थान जहां प्रवाह अलगाव हो रहा है और खींचने में वृद्धि या प्रदर्शन में कमी का कारण बनता है। गतिशीलता, ”एमी लैंग, अलबामा विश्वविद्यालय में एक वैमानिकी इंजीनियर, जो स्मिथसोनियन को एक ईमेल में बोस्टन में अमेरिकन फिजिकल सोसाइटी मार्च मीटिंग में काम प्रस्तुत करती है।

लैंग को 2014 में एक पेटेंट मिला था जिसमें कहा गया था कि "शुरुआती अवधारणाओं के आधार पर हमारे पास शार्क त्वचा कैसे काम करती है और हम इसे एक इंजीनियर सतह पर कैसे लागू कर सकते हैं।" वह और उनकी टीम mako शार्क त्वचा और आशा के 3 डी प्रिंटेड मॉडल बना रही है। अगले वर्ष के भीतर हवा और पानी की सुरंगों में उनके परीक्षण से अधिक परिणाम प्राप्त करने के लिए। “हमें उम्मीद है कि उद्योग के साथ हमारे सहयोग में अद्यतन पेटेंट दाखिल करने के लिए मानव निर्मित सतह को वास्तविक अनुप्रयोगों के लिए विकसित किया जाएगा, ” वह आगे कहती हैं।

मधुमक्खियों ने एक चिपकने वाला बनाने के लिए थूक और फूलों के तेल को मिलाया।

हनीबीज फूल से फूल इकट्ठा करने के लिए पराग इकट्ठा करते हैं और इसे अपने शरीर पर संग्रहीत करते हैं ताकि छत्ते को वापस ले सकें। लेकिन क्या होगा अगर एक आश्चर्यजनक गर्मी बारिश की बौछार हस्तक्षेप करती है? कभी डरो मत, मधुमक्खियों के लिए एक समाधान है: फूलों से उनके थूक और तेलों का एक चिपचिपा घोल जो पराग को पानी प्रतिरोधी छर्रों में बदल देता है। इस gooey कॉम्बिनेशन के पीछे का विज्ञान भी उच्च तकनीक वाले ग्लू को प्रेरित कर सकता है जो कि जब आप चाहते हैं तब चिपक जाते हैं लेकिन आवश्यकता पड़ने पर छोड़ भी देते हैं।

जॉर्जिया टेक के एक इंजीनियर कार्सन मेरेडिथ ने कहा, "हम जानना चाहते थे कि अगर पराग मधुमक्खी के पैरों में इतनी मजबूती से जुड़ा रह सकता है, तो मधुमक्खियां उसे हटाने का प्रबंधन कैसे करती हैं।" मार्च में प्रकृति संचार में प्रकाशित एक प्रेस विज्ञप्ति में अध्ययन।

यह अनिवार्य रूप से इस तरह काम करता है: मधुमक्खी का थूक थोड़ा अमृत के साथ शुरू करने के लिए होता है क्योंकि वे पीते हैं। जब मधुमक्खियां इसे इकट्ठा करती हैं तो थूक परागकणों को ढंक लेता है। फिर फूलों से निकलने वाले तेल, मसालेदार पराग की गेंद को कोट करते हैं। यह लेयरिंग तकनीक अप्रत्याशित आर्द्रता को पीछे हटाने के लिए एकदम सही मनगढ़ंत कहानी है।

मेरेडिथ ने विज्ञप्ति में कहा, "यह सिरप के पूल को कवर करने वाले कुकिंग ऑयल की एक परत के समान काम करता है।" "तेल हवा से सिरप को अलग करता है और सूखने को धीमा करता है।"

गति भी एक महत्वपूर्ण कारक है जो ऐसा लगता है। एक प्रेस विज्ञप्ति के अनुसार, "रेट-सेंसिटिव रिस्पांस जिसे" कहा जाता है, उसे हटाने का प्रयास जितनी तेजी से होता है, उतनी ही तेजी से इसे हटाने का प्रयास करता है। इसलिए जब मधुमक्खियां पराग गेंदों को हटाने के लिए अपने हिंद पैरों के साथ समन्वित, धीमी गति से चलती हैं, तो वे आसानी से उतर जाती हैं। लेकिन अगर एक फ्री-फ़ॉलिंग रेनड्रॉप गेंद के साथ टकराती है, तो यह अधिक तीव्रता से पालन करता है।

इस तरह एक चिपकने के लिए आवेदन व्यापक रूप से भिन्न होते हैं। मेरेडिथ स्मिथसोनियन पत्रिका को एक ईमेल में बताते हैं कि एक बायोइनस्पायर्ड चिपकने वाला उन क्षेत्रों में पनपेगा जहां ताकत सर्वोच्च प्राथमिकता नहीं है, लेकिन "जहां आसंजन को आकर्षक, ट्यून करने योग्य, उत्तेजनाओं के लिए उत्तरदायी, या अन्य गुणों के साथ युग्मित होना आवश्यक है, जैव-सामर्थ्य या नमी प्रतिरोध। ”

वह मेडिकल और कॉस्मेटिक दोनों कंपनियों के साथ काम कर रहे हैं। (यदि आपने कभी खुद को जिद्दी वॉटरप्रूफ मेकअप हटाते हुए पाया है, तो आप एक समाधान की मांग को समझते हैं।) "इन क्षेत्रों में अक्सर एक आसंजन चाहता है जो कुछ परिस्थितियों में सतहों को एक साथ पकड़ सकता है, लेकिन फिर मांग पर या जब जारी किया जा सकता है। एक निश्चित स्थिति (दर, बल, आर्द्रता) पार हो गई है, ”वह बताते हैं। "इसमें मेकअप को लागू करने या शरीर में एक निश्चित ऊतक तक एक दवा पहुंचाने के रूप में छोटे कणों को एक स्थान से दूसरे स्थान पर स्थानांतरित करने की क्षमता शामिल है।"

यह सब नहीं है: उन पराग छर्रों स्वाभाविक रूप से खाद्य हैं, इसलिए यह भोजन में भी इस्तेमाल किया जा सकता है, शायद "केक या मिठाई पर सजावटी सामान, या चिपकने वाले कण जो स्वाद, पोषक तत्वों, संरक्षक, रंग, आदि के लिए खाद्य योजक होते हैं।", ”मेरेडिथ बताते हैं।

बिल्लियाँ अपनी जीभ पर खोखले पपीली के कारण विशेषज्ञ दूल्हे हैं।

(एल्के श्रोएडर / आईम / गेटी इमेजेज़)

बिल्लियाँ अपने समय की एक बड़ी महत्वपूर्ण राशि खुद चाटती हैं। यह पता चला है कि उनकी जीभ चरम संवारने की दक्षता के लिए विकसित हुई है - और वास्तव में हमें बेहतर हेयरब्रश बनाने में मदद कर सकती है, या सॉफ्ट रोबोटिक्स और नए प्रकार की सफाई तकनीक में प्रगति के लिए प्रेरित कर सकती है।

एक बिल्ली का शास्त्रीय रूप से सैंडपेपर-वाई जीभ पैपिल्ले नामक एंगल्ड स्पाइक्स में कवर किया जाता है, जो केराटिन से बने होते हैं, या हमारे नाखूनों के समान कठोर सामान। यह जीभ का हिस्सा है जिसे जॉर्जिया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के शोधकर्ताओं ने यह पता लगाने के लिए अध्ययन करने में रुचि थी कि यह एक बिल्ली के फर भर में नमी को इतनी आसानी से कैसे वितरित करता है।

यह निकलता है कि पिछले शोध के अनुसार पपीला वास्तव में नुकीला या शंकु के आकार का नहीं है। बल्कि, जैसा कि जॉर्जिया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के इंजीनियरों ने नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज की कार्यवाही में एक अध्ययन में वर्णन किया है, वे दो खोखले छोरों के साथ स्कूप-आकार वाले हैं। यह आकार सतह तनाव बनाता है जो लार की बूंदों को तब तक लॉक करता है जब तक कि यह सफाई का समय न हो, टीम ने पाया। और वे जीभ बहुत सारे द्रव धारण कर सकते हैं। जब टीम ने बिल्ली की जीभ लगाई - परीक्षण के लिए पोस्टमार्टम किया, तो उन्होंने पाया कि प्रत्येक पपीला में लगभग 4.1 माइक्रोलीटर पानी रखा जा सकता है, लेकिन जीभ के पार पशु के फर के माध्यम से लगभग एक कप पानी का पांचवा हिस्सा वितरित करने के लिए पर्याप्त है नेशनल ज्योग्राफिक के अनुसार एक दिन।

पैपिलिए चार अलग-अलग दिशाओं से एक गाँठ पर हमला करता है — कुशल डिटैंगलिंग के लिए एकदम सही। शोधकर्ताओं ने बिल्ली के जीभ के 3 डी मॉडल का उपयोग करते हुए एक जीभ-प्रेरित ग्रूमिंग (TIGR) ब्रश भी बनाया। उन्होंने ब्रश के लिए एक पेटेंट के लिए आवेदन किया है, जिसका उपयोग दवा को लागू करने या एलर्जी को कम करने के लिए पालतू जानवरों के फर में शैंपू और कंडीशनर वितरित करने के लिए किया जा सकता है।

और टीम अन्य अनुप्रयोगों को लागू करती है। जॉर्जिया टेक रिसर्च इंस्टीट्यूट के एक शोध इंजीनियर और अध्ययन लेखक एलेक्सिस नोएल कहते हैं, "अद्वितीय रीढ़ की आकृति को पकड़ में सहायता के लिए नरम रोबोटिक्स में लागू किया जा सकता है। एक ईमेल में उन्होंने कहा कि काजल लगाने का एक नया तरीका भी हो सकता है।