stringtranslate.com

Биомиметика

Маленькие крючки на плодах репейника (слева) послужили прототипом липучки (справа).
Гигантские аксоны длинноперого прибрежного кальмара ( Doryteuthis pealeii ) сыграли решающую роль в понимании учеными потенциала действия . [1]

Биомиметика или биомимикрия — это эмуляция моделей, систем и элементов природы с целью решения сложных человеческих проблем. [2] [3] [4] Термины «биомиметика» и «биомимикрия» происходят от древнегреческого : βίος ( биос ), жизнь, и μίμησις ( мимесис ), имитация, от μιμεῖσθαι ( мимейстай ), подражать, от μῖμος ( мимос ), актер. Близкой областью является бионика . [5]

Природа прошла через эволюцию в течение 3,8 миллиарда лет с тех пор, как, по оценкам, жизнь появилась на Земле. [6] Она эволюционировала виды с высокой производительностью, используя обычно встречающиеся материалы. Поверхности твердых тел взаимодействуют с другими поверхностями и окружающей средой и выводят свойства материалов. Биологические материалы высокоорганизованы от молекулярного до нано-, микро- и макромасштабов, часто иерархически со сложной наноархитектурой, которая в конечном итоге составляет множество различных функциональных элементов. [7] Свойства материалов и поверхностей являются результатом сложного взаимодействия между структурой и морфологией поверхности, а также физическими и химическими свойствами. Многие материалы, поверхности и объекты в целом обеспечивают многофункциональность.

Различные материалы, структуры и устройства были изготовлены для коммерческого интереса инженерами, материаловедами , химиками и биологами, а для красоты, структуры и дизайна художниками и архитекторами. Природа решила такие инженерные проблемы, как способность к самовосстановлению, устойчивость к воздействию окружающей среды, гидрофобность , самосборка и использование солнечной энергии . Экономическое влияние биоинспирированных материалов и поверхностей является значительным, порядка нескольких сотен миллиардов долларов в год по всему миру.

История

Одним из ранних примеров биомимикрии было изучение птиц для обеспечения возможности полета человека . Хотя Леонардо да Винчи (1452–1519) так и не добился успеха в создании «летающей машины», он был внимательным наблюдателем анатомии и полета птиц и сделал многочисленные заметки и наброски своих наблюдений, а также наброски «летающих машин». [8] Братья Райт , которым удалось запустить первый летательный аппарат тяжелее воздуха в 1903 году, предположительно черпали вдохновение из наблюдений за голубями в полете. [9]

Проект летательного аппарата с крыльями, разработанный Леонардо да Винчи, во многом основан на строении крыльев летучей мыши.

В 1950-х годах американский биофизик и эрудит Отто Шмитт разработал концепцию «биомиметики». [10] Во время своей докторской диссертации он разработал триггер Шмитта , изучая нервы кальмаров, пытаясь сконструировать устройство, которое воспроизводило бы биологическую систему распространения нервных импульсов . [11] Он продолжал концентрироваться на устройствах, которые имитируют естественные системы, и к 1957 году он осознал противоположность стандартному взгляду на биофизику того времени, взгляду, который он впоследствии назвал биомиметикой. [10]

Биофизика — это не столько предмет, сколько точка зрения. Это подход к проблемам биологической науки, использующий теорию и технологию физических наук. С другой стороны, биофизика — это также подход биолога к проблемам физической науки и техники, хотя этот аспект в значительной степени игнорировался.

—  Отто Герберт Шмитт, «В знак признательности. Жизнь, полная связей» [12]

В 1960 году Джек Э. Стил ввел похожий термин, бионика , на авиабазе Райт-Паттерсон в Дейтоне, штат Огайо, где также работал Отто Шмитт. Стил определил бионику как «науку о системах, которые имеют некоторую функцию, скопированную из природы, или которые представляют характеристики естественных систем или их аналогов». [5] [13] Во время более поздней встречи в 1963 году Шмитт заявил:

Давайте рассмотрим, что бионика стала означать с практической точки зрения и что она или какое-либо похожее на нее слово (я предпочитаю биомиметику) должно означать, чтобы эффективно использовать технические навыки ученых, специализирующихся или, скорее, я бы сказал, деспециализацирующихся в этой области исследований.

—  Отто Герберт Шмитт, В знак признательности. Жизнь, полная связей: Отто Герберт Шмитт, 1913–1998 гг.

В 1969 году Шмитт использовал термин «биомиметический» в названии одной из своих статей [14] , а к 1974 году он попал в словарь Вебстера . Бионика вошла в тот же словарь ранее в 1960 году как «наука, занимающаяся применением данных о функционировании биологических систем для решения инженерных задач». Термин «бионика» приобрел иное значение, когда Мартин Кейдин сослался на Джека Стила и его работу в романе «Киборг» , который позже привел к появлению в 1974 году телесериала «Человек за шесть миллионов долларов » и его спин-оффов. Термин «бионика» затем стал ассоциироваться с «использованием электронно-управляемых искусственных частей тела» и «увеличением обычных человеческих сил с помощью или как будто с помощью таких устройств». [15] Поскольку термин «бионика» стал подразумевать сверхъестественную силу, научное сообщество в англоязычных странах в значительной степени отказалось от него. [16]

Термин биомимикрия появился еще в 1982 году. [17] Биомимикрия была популяризирована ученым и автором Джанин Бениус в ее книге 1997 года «Биомимикрия: инновации, вдохновленные природой» . Биомимикрия определяется в книге как «новая наука, которая изучает модели природы, а затем имитирует или черпает вдохновение из этих конструкций и процессов для решения человеческих проблем». Бениус предлагает рассматривать природу как «модель, меру и наставника» и подчеркивает устойчивость как цель биомимикрии. [18]

Один из последних примеров биомимикрии был создан Йоханнесом-Полем Фладерером и Эрнстом Курцманном с помощью описания «managemANT». [19] Этот термин (комбинация слов «менеджмент» и «муравей») описывает использование поведенческих стратегий муравьев в экономических и управленческих стратегиях. [20] Потенциальные долгосрочные последствия биомимикрии были количественно оценены в отчете Fermanian Business & Economic Institute 2013 года, заказанном зоопарком Сан-Диего. Результаты продемонстрировали потенциальные экономические и экологические преимущества биомимикрии, которые можно далее увидеть в подходе «managemANT» Йоханнеса-Пола Фладерера и Эрнста Курцмана. Этот подход использует поведенческие стратегии муравьев в экономических и управленческих стратегиях. [21]

Биотехнологии

Биомиметику в принципе можно применять во многих областях. Из-за разнообразия и сложности биологических систем число характеристик, которые можно имитировать, велико. Биомиметические приложения находятся на разных стадиях развития от технологий, которые могут стать коммерчески пригодными, до прототипов. [4] Закон Мюррея , который в общепринятой форме определял оптимальный диаметр кровеносных сосудов, был переработан, чтобы предоставить простые уравнения для диаметра трубы или трубки, что дает минимальную массу инженерной системы. [22]

Передвижение

Обтекаемый дизайн поездов Shinkansen серии 500 (слева) имитирует клюв птицы зимородок (справа) для улучшения аэродинамики.

Дизайн крыла самолета [23] и методы полета [24] черпают вдохновение из птиц и летучих мышей. Аэродинамика обтекаемого дизайна усовершенствованного японского высокоскоростного поезда Shinkansen 500 Series была смоделирована по образцу клюва птицы зимородок . [25]

Биороботы, основанные на физиологии и способах передвижения животных, включают BionicKangaroo , который движется как кенгуру, экономя энергию от одного прыжка и перенося ее на следующий прыжок; [26] Kamigami Robots , детская игрушка, имитирующая передвижение таракана, чтобы быстро и эффективно бегать по внутренним и наружным поверхностям, [27] и Pleobot, робот, вдохновленный креветкой, для изучения метахронального плавания и экологического воздействия этой пропульсивной походки на окружающую среду. [28]

Биомиметические летающие роботы (BFR)

Машущее крыло BFR в движении

BFR черпают вдохновение из летающих млекопитающих, птиц или насекомых. BFR могут иметь машущее крыло, которое создает подъемную силу и тягу, или они могут приводиться в действие пропеллером. BFR с машущим крылом имеют повышенную эффективность хода, повышенную маневренность и сниженное потребление энергии по сравнению с BFR с пропеллерным приводом. [29] BFR, вдохновленные млекопитающими и птицами, имеют схожие летные характеристики и конструктивные решения. Например, BFR, вдохновленные как млекопитающими, так и птицами, минимизируют трепетание кромки и вызванное давлением закручивание законцовки крыла за счет увеличения жесткости края крыла и законцовок крыла. BFR, вдохновленные млекопитающими и насекомыми, могут быть ударопрочными, что делает их полезными в загроможденной среде.

BFR, вдохновленные млекопитающими, обычно черпают вдохновение у летучих мышей, но белка-летяга также вдохновила прототип. [30] Примерами BFR, вдохновленных летучими мышами, являются Bat Bot [31] и DALER. [32] BFR, вдохновленные млекопитающими, могут быть спроектированы как мультимодальные; поэтому они способны как к полету, так и к наземному передвижению. Чтобы уменьшить воздействие приземления, вдоль крыльев могут быть установлены амортизаторы. [32] В качестве альтернативы BFR может подниматься и увеличивать величину сопротивления, которое он испытывает. [30] Увеличивая силу сопротивления, BFR будет замедляться и минимизировать воздействие при приземлении. Также могут быть реализованы различные модели походки по земле. [30]

BFR, вдохновленный стрекозой.

BFR, вдохновленные птицами, могут черпать вдохновение у хищных птиц, чаек и всего, что между ними. BFR, вдохновленные птицами, могут быть оперены, чтобы увеличить диапазон угла атаки, в котором прототип может работать до сваливания. [33] Крылья BFR, вдохновленные птицами, допускают деформацию в плоскости, а деформацию крыла в плоскости можно регулировать для максимизации эффективности полета в зависимости от походки полета. [33] Примером BFR, вдохновленного хищными птицами, является прототип Савастано и др. [34] Прототип имеет полностью деформируемые машущее крыло и способен нести полезную нагрузку до 0,8 кг, выполняя параболический подъем, крутой спуск и быстрое восстановление. Прототип, вдохновленный чайкой, Гранта и др. точно имитирует вращение локтя и запястья чаек, и они обнаружили, что создание подъемной силы максимизируется, когда деформации локтя и запястья противоположны, но равны. [35]

BFR, вдохновленные насекомыми, обычно черпают вдохновение из жуков или стрекоз. Примером BFR, вдохновленного жуком, является прототип Фан и Парка, [36] , а BFR, вдохновленного стрекозой, является прототип Ху и др. [37] Частота взмахов BFR, вдохновленных насекомыми, намного выше, чем у других BFR; это связано с аэродинамикой полета насекомых . [38] BFR, вдохновленные насекомыми, намного меньше, чем те, что вдохновлены млекопитающими или птицами, поэтому они больше подходят для плотной среды. Прототип Фан и Парка был вдохновлен жуком-носорогом, поэтому он может успешно продолжать полет даже после столкновения, деформируя свои задние крылья.

Биомиметическая архитектура

Живые существа адаптировались к постоянно меняющейся среде в ходе эволюции посредством мутации, рекомбинации и отбора. [39] Основная идея философии биомиметики заключается в том, что обитатели природы, включая животных, растения и микробы, имеют наибольший опыт в решении проблем и уже нашли наиболее подходящие способы выжить на планете Земля. [40] Аналогичным образом, архитектура биомиметики ищет решения для создания устойчивости, присутствующей в природе. Хотя природа служит моделью, существует несколько примеров архитектуры биомиметики, которая стремится быть позитивной по отношению к природе. [41]

В 21 веке наблюдается повсеместная трата энергии из-за неэффективных строительных конструкций, в дополнение к чрезмерному использованию энергии на этапе эксплуатации жизненного цикла. [42] Параллельно с этим недавние достижения в области технологий изготовления, вычислительной визуализации и инструментов моделирования открыли новые возможности для имитации природы в различных архитектурных масштабах. [39] В результате наблюдается быстрый рост в разработке инновационных подходов к проектированию и решений для решения энергетических проблем. Биомиметическая архитектура является одним из таких междисциплинарных подходов к устойчивому проектированию , который следует набору принципов, а не стилистическим кодам, выходя за рамки использования природы в качестве вдохновения для эстетических компонентов построенной формы, но вместо этого стремясь использовать природу для решения проблем функционирования здания и экономии энергии.

Характеристики

Термин биомиметическая архитектура относится к изучению и применению принципов строительства, которые встречаются в естественной среде и видах и транслируются в проектирование устойчивых решений для архитектуры. [39] Биомиметическая архитектура использует природу как модель, меру и наставника для предоставления архитектурных решений в разных масштабах, которые вдохновлены естественными организмами, которые решали аналогичные проблемы в природе. Использование природы в качестве меры относится к использованию экологического стандарта измерения устойчивости и эффективности искусственных инноваций, в то время как термин наставник относится к обучению на основе природных принципов и использованию биологии в качестве источника вдохновения. [18]

Биоморфная архитектура, также называемая биодекором, [39] с другой стороны, относится к использованию формальных и геометрических элементов, встречающихся в природе, в качестве источника вдохновения для эстетических свойств в спроектированной архитектуре, и не обязательно может иметь нефизические или экономические функции. Исторический пример биоморфной архитектуры восходит к египетской, греческой и римской культурам, использующим формы деревьев и растений в орнаментации структурных колонн. [43]

Процедуры

В биомиметической архитектуре можно выделить две основные процедуры, а именно, подход снизу вверх (биологический толчок) и подход сверху вниз (технологический толчок). [44] Граница между двумя подходами размыта, возможен переход между ними в зависимости от каждого отдельного случая. Биомиметическая архитектура обычно выполняется в междисциплинарных группах, в которых биологи и другие естественники работают в сотрудничестве с инженерами, материаловедами, архитекторами, дизайнерами, математиками и компьютерщиками.

В подходе снизу вверх отправной точкой является новый результат фундаментальных биологических исследований, перспективный для биомиметической реализации. Например, разработка биомиметической материальной системы после количественного анализа механических, физических и химических свойств биологической системы.

В подходе сверху вниз биомиметические инновации ищутся для уже существующих разработок, которые успешно зарекомендовали себя на рынке. Сотрудничество фокусируется на улучшении или дальнейшем развитии существующего продукта.

Примеры

Исследователи изучали способность термитов поддерживать практически постоянную температуру и влажность в своих термитниках в Африке, несмотря на то, что температура снаружи колеблется от 1,5 до 40 °C (от 34,7 до 104,0 °F). Сначала исследователи отсканировали термитник и создали трехмерные изображения структуры кургана, которые выявили конструкцию, которая могла повлиять на дизайн человеческих зданий . Eastgate Centre , среднеэтажный офисный комплекс в Хараре , Зимбабве , [45] остается прохладным благодаря пассивной архитектуре охлаждения, которая использует всего 10% энергии обычного здания того же размера.

Сборка двухслойного фасада Waagner-Biro на One Angel Square , Манчестер . Коричневый внешний фасад можно увидеть в процессе сборки с внутренним белым фасадом с помощью стоек. Эти стойки создают проход между двумя «оболочками» для вентиляции, затенения от солнца и обслуживания.

Исследователи из Римского университета Ла Сапиенца были вдохновлены естественной вентиляцией в термитниках и спроектировали двойной фасад, который значительно сокращает слишком освещенные области в здании. Ученые имитировали пористую природу стен кургана, спроектировав фасад с двойными панелями, который был способен уменьшить тепло, получаемое излучением, и увеличить потери тепла за счет конвекции в полости между двумя панелями. Общая нагрузка на охлаждение энергопотребления здания была снижена на 15%. [46]

Аналогичное вдохновение было почерпнуто из пористых стен термитников для проектирования естественно вентилируемого фасада с небольшим вентиляционным зазором. Такая конструкция фасада способна вызывать поток воздуха за счет эффекта Вентури и непрерывно циркулировать восходящий воздух в вентиляционном отверстии. Наблюдалась значительная передача тепла между внешней поверхностью стены здания и воздухом, протекающим по ней. [47] Конструкция сочетается с озеленением фасада. Зеленая стена способствует дополнительному естественному охлаждению за счет испарения, дыхания и транспирации в растениях. Влажный растительный субстрат дополнительно поддерживает охлаждающий эффект. [48]

Сепиолит в твердом виде

Ученые из Шанхайского университета смогли воспроизвести сложную микроструктуру глиняной сети каналов в кургане, чтобы имитировать превосходный контроль влажности в курганах. Они предложили пористый материал для контроля влажности (HCM) с использованием сепиолита и хлорида кальция с содержанием адсорбции-десорбции водяного пара 550 граммов на квадратный метр. Хлорид кальция является осушителем и улучшает свойство адсорбции-десорбции водяного пара Bio-HCM. Предлагаемый bio-HCM имеет режим межволоконных мезопор, который действует как мини-резервуар. Прочность на изгиб предлагаемого материала была оценена в 10,3 МПа с использованием компьютерного моделирования. [49] [50]

В области структурной инженерии Швейцарский федеральный технологический институт ( EPFL ) включил биомиметические характеристики в адаптивный развертываемый мост «тенсегрити». Мост может выполнять самодиагностику и самовосстановление. [51] Расположение листьев на растении было адаптировано для лучшего сбора солнечной энергии. [52]

Анализ упругой деформации, происходящей, когда опылитель приземляется на оболочку, напоминающую насест, цветка Strelitzia reginae (известного как цветок райской птицы ), вдохновил архитекторов и ученых из Университета Фрайбурга и Университета Штутгарта на создание бесшарнирных систем затенения, которые могут реагировать на окружающую среду. Эти био-вдохновленные продукты продаются под названием Flectofin. [53] [54]

Другие бесшарнирные биоинспирированные системы включают Flectofold. [55] Flectofold был создан на основе системы ловушек, разработанной плотоядным растением Aldrovanda vesiculosa .

Конструкционные материалы

Существует большая потребность в новых конструкционных материалах, которые имеют небольшой вес, но обладают исключительным сочетанием жесткости , прочности и ударной вязкости .

Такие материалы необходимо будет производить в виде объемных материалов со сложными формами в больших объемах и с низкой стоимостью, и они будут служить в различных областях, таких как строительство, транспортировка, хранение и преобразование энергии. [56] В классической задаче проектирования прочность и прочность, скорее всего, будут взаимоисключающими, то есть прочные материалы являются хрупкими, а прочные материалы — слабыми. Однако натуральные материалы со сложными и иерархическими градиентами материалов, которые охватывают от нано- до макромасштабов, являются как прочными, так и прочными. Как правило, большинство натуральных материалов используют ограниченные химические компоненты, но сложную архитектуру материалов, которая обеспечивает исключительные механические свойства. Понимание очень разнообразных и многофункциональных биологических материалов и открытие подходов к воспроизведению таких структур приведет к появлению передовых и более эффективных технологий. Кость , перламутр (раковина морского ушка), зубы, пальчиковые булавы креветок-ротомопод и бамбук являются прекрасными примерами материалов, устойчивых к повреждениям. [57] Исключительная устойчивость кости к переломам обусловлена ​​сложными механизмами деформации и упрочнения, которые действуют в различных масштабах размеров — от наномасштабной структуры молекул белка до макроскопического физиологического масштаба. [58]

Электронно-микроскопическое изображение поверхности скола перламутра

Перламутр демонстрирует схожие механические свойства, однако с более простой структурой. Перламутр демонстрирует структуру, похожую на кирпич и раствор, с толстым минеральным слоем (0,2–0,9 мкм) плотно упакованных структур арагонита и тонкой органической матрицей (~20 нм). [59] Хотя тонкие пленки и образцы микрометрового размера, имитирующие эти структуры, уже производятся, успешное производство объемных биомиметических структурных материалов еще предстоит реализовать. Тем не менее, были предложены многочисленные методы обработки для производства материалов, подобных перламутру. [57] Клетки мостовой , эпидермальные клетки на поверхности листьев и лепестков растений, часто образуют волнистые переплетенные узоры, напоминающие кусочки пазла, и, как показано, повышают прочность листьев на излом, что является ключом к выживанию растений. [60] Их узор, воспроизведенный в образцах полиметилметакрилата с лазерной гравировкой , также показал, что приводит к повышенной прочности на излом. Предполагается, что расположение и структура клеток играют роль в управлении распространением трещин в тканях. [60]

Биоморфная минерализация — это метод, который производит материалы с морфологией и структурой, напоминающими морфологию и структуру природных живых организмов, используя биоструктуры в качестве шаблонов для минерализации. По сравнению с другими методами производства материалов, биоморфная минерализация является легкой, экологически чистой и экономичной. [61]

Исследователи из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли использовали метод замораживания (ледяной шаблон), недорогой метод имитации естественных слоистых структур, для создания композитов из оксида алюминия, алюминия и кремния и IT HAP-эпоксидной смолы, которые соответствуют механическим свойствам кости с эквивалентным содержанием минералов/органики. [62] В различных дальнейших исследованиях [63] [64] [65] [66] также применялись аналогичные методы для получения высокопрочных и высокопрочных композитов, включающих различные составляющие фазы.

Недавние исследования продемонстрировали производство связных и самоподдерживающихся макроскопических тканевых конструкций, которые имитируют живые ткани, путем печати десятков тысяч гетерологичных пиколитровых капель в программно-определяемых трехмерных геометриях миллиметрового масштаба. [67] Также предпринимаются попытки имитировать дизайн перламутра в искусственных композитных материалах с использованием моделирования методом наплавления [68] и геликоидальных структур клювов ротоногих при изготовлении высокопроизводительных углеродно-эпоксидных композитов. [69]

Различные устоявшиеся и новые технологии аддитивного производства, такие как печать PolyJet, прямая печать чернилами, 3D-магнитная печать, многокомпонентная 3D-печать с магнитной поддержкой и шликерное литье с магнитной поддержкой , также использовались для имитации сложной микромасштабной архитектуры природных материалов и обеспечения огромных возможностей для будущих исследований. [70] [71] [72]

Паучий шелк прочнее кевлара , используемого в бронежилетах . [73] Инженеры могли бы в принципе использовать такой материал, если бы его можно было переделать так, чтобы он прослужил достаточно долго, для парашютных строп, тросов подвесных мостов, искусственных связок для медицины и других целей. [18] Самозатачивающиеся зубы многих животных были скопированы для создания более совершенных режущих инструментов. [74]

Также были получены новые виды керамики, которые демонстрируют гигантский электретный гистерезис. [75]

Нейронные компьютеры

Нейроморфные компьютеры и датчики — это электрические устройства, которые копируют структуру и функцию биологических нейронов для вычислений. Одним из примеров этого является камера событий , в которой только пиксели, получающие новый сигнал, обновляются до нового состояния. Все остальные пиксели не обновляются до тех пор, пока не будет получен сигнал. [76]

Самовосстанавливающиеся материалы

В некоторых биологических системах самовосстановление происходит посредством химических высвобождений в месте перелома, которые инициируют системный ответ на транспортировку восстанавливающих агентов к месту перелома. Это способствует автономному заживлению. [77] Чтобы продемонстрировать использование микрососудистых сетей для автономного заживления, исследователи разработали микрососудистую архитектуру покрытия-субстрата, которая имитирует человеческую кожу. [78] Были разработаны био-вдохновленные самовосстанавливающиеся структурные цветные гидрогели, которые поддерживают стабильность структуры обратного опала и ее результирующие структурные цвета. [79] Самовосстанавливающаяся мембрана, вдохновленная быстрыми процессами самогерметизации в растениях, была разработана для надувных легких конструкций, таких как резиновые лодки или конструкции Tensairity. Исследователи нанесли тонкое мягкое ячеистое полиуретановое пенное покрытие на внутреннюю часть тканевого субстрата, которое закрывает трещину, если мембрана проколота шипом. [80] Самовосстанавливающиеся материалы , полимеры и композитные материалы, способные заделывать трещины, были созданы на основе биологических материалов. [81]

Свойства самовосстановления могут быть также достигнуты путем разрыва и восстановления водородных связей при циклическом напряжении материала. [82]

Поверхности

Поверхности , воссоздающие свойства кожи акулы , призваны обеспечить более эффективное движение в воде. Были предприняты попытки создать ткань, которая имитирует кожу акулы. [22] [83]

Биомиметика поверхностного натяжения исследуется для таких технологий, как гидрофобные или гидрофильные покрытия и микроактюаторы. [84] [85] [86] [87] [88]

Адгезия

Влажная адгезия

Некоторые земноводные, такие как древесные и ручейные лягушки и древесные саламандры , способны прикрепляться и перемещаться по влажным или даже затопленным средам, не падая. У этого вида организмов подушечки пальцев ног постоянно смачиваются слизью, выделяемой железами, которые открываются в каналы между эпидермальными клетками. Они прикрепляются к спаривающимся поверхностям с помощью влажной адгезии и способны взбираться на мокрые камни, даже когда по поверхности течет вода. [4] Протекторы шин также были вдохновлены подушечками пальцев древесных лягушек . [89] Было замечено, что иерархические модели поверхностей, напечатанные на 3D-принтере, вдохновленные конструкцией подушечек пальцев древесных и ручейных лягушек, обеспечивают лучшее сцепление с мокрой дорогой, чем обычная конструкция шин. [90]

Морские мидии могут легко и эффективно прилипать к поверхностям под водой в суровых условиях океана. Мидии используют прочные нити для прилипания к камням в приливных зонах пляжей, залитых волнами, что не дает им быть унесенными сильными морскими течениями. Белки лапки мидии прикрепляют нити к камням, лодкам и практически к любой поверхности в природе, включая других мидий. Эти белки содержат смесь аминокислотных остатков, которая была специально адаптирована для адгезионных целей. Исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре заимствовали и упростили химические вещества, которые лапка мидии использует для преодоления этой инженерной проблемы влажной адгезии, чтобы создать сополиамфолиты [91] и однокомпонентные адгезионные системы [92] с потенциалом для использования в протоколах нанопроизводства . Другие исследования предложили клейкий клей из мидий .

Сухая адгезия

Подушечки для прикрепления ног нескольких животных, включая многих насекомых (например, жуков и мух ), пауков и ящериц (например, гекконов ), способны прикрепляться к различным поверхностям и используются для передвижения, даже по вертикальным стенам или по потолкам. Системы прикрепления у этих организмов имеют схожие структуры на своих конечных элементах контакта, известных как щетинки . Такие биологические примеры послужили источником вдохновения для создания лазающих роботов, [ требуется цитата ] ботинок и ленты. [93] Синтетические щетинки также были разработаны для производства сухих клеев.

Жидкостная репеллентность

Супержидкофобность относится к замечательному свойству поверхности, при котором твердая поверхность проявляет крайнее отвращение к жидкостям, заставляя капли собираться в шарики и скатываться почти мгновенно при контакте. Такое поведение возникает из-за сложных поверхностных текстур и взаимодействий в наномасштабе, эффективно предотвращая смачивание или прилипание жидкостей к поверхности. Термин «супержидкофобный» происходит от « супергидрофобный », который описывает поверхности, обладающие высокой устойчивостью к воде. Супержидкофобные поверхности выходят за рамки водоотталкивающих свойств и демонстрируют отталкивающие свойства по отношению к широкому спектру жидкостей, включая жидкости с очень низким поверхностным натяжением или содержащие поверхностно-активные вещества. [2] [94]

Супержидкофобность, замечательное явление, возникает, когда твердая поверхность обладает мелкой шероховатостью, образуя интерфейсы с каплями посредством смачивания при изменении контактных углов. Это поведение зависит от фактора шероховатости (R f ), определяющего отношение площади твердого тела-жидкости к ее проекции, влияя на контактные углы. На шероховатых поверхностях несмачивающие жидкости приводят к образованию составных интерфейсов твердое тело-жидкость-воздух, их контактные углы определяются распределением влажных и воздушных зон. Достижение супержидкофобности включает увеличение дробной плоской геометрической площади (f LA ) и R f , что приводит к поверхностям, которые активно отталкивают жидкости. [95] [96]

Вдохновение для создания таких поверхностей черпается из изобретательности природы, наглядно проиллюстрированной известным « эффектом лотоса ». Листья водоотталкивающих растений, таких как лотос, демонстрируют присущие им иерархические структуры с наномасштабными образованиями, покрытыми воском. [97] [98] Эти структуры приводят к супергидрофобности, когда капли воды оседают на захваченных пузырьках воздуха, что приводит к высоким углам контакта и минимальному гистерезису угла контакта. Этот природный пример направляет разработку супержидкофобных поверхностей, извлекая выгоду из геометрии возврата, которая может отталкивать жидкости с низким поверхностным натяжением и достигать почти нулевых углов контакта. [99]

Создание супержидкофобных поверхностей включает в себя сопряжение геометрий re-entrant с материалами с низкой поверхностной энергией, такими как фторированные вещества. Эти геометрии включают выступы, которые расширяются под поверхностью, обеспечивая отталкивание даже при минимальных углах контакта. Исследователи успешно изготовили различные геометрии re-entrant, предлагая путь для практического применения в различных областях. Эти поверхности находят применение в самоочистке, противообледенении, противотуманных покрытиях, противообрастающих покрытиях и многом другом, представляя инновационные решения для задач в области биомедицины, опреснения и преобразования энергии.

По сути, супержидкофобность, вдохновленная природными моделями, такими как лист лотоса, использует геометрию возврата и свойства поверхности для создания интерфейсов, которые активно отталкивают жидкости. Эти поверхности имеют огромные перспективы в различных приложениях, обещая улучшенную функциональность и производительность в различных технологических и промышленных контекстах.

Оптика

Биомиметические материалы привлекают все большее внимание в области оптики и фотоники . Пока еще малоизвестны биоинспирированные или биомиметические продукты, включающие фотонные свойства растений или животных. Однако понимание того, как природа создала такие оптические материалы из биологических ресурсов, является актуальной областью исследований.

Макроскопическое изображение пленки суспензии нанокристаллов целлюлозы, отлитой на чашке Петри (диаметр: 3,5 см)

Вдохновение из фруктов и растений

Одним из источников биомиметического вдохновения являются растения . Растения оказались концептуальными поколениями для следующих функций: реакционная связь, самоадаптивность, самовосстановление и энергетическая автономия. Поскольку у растений нет централизованного блока принятия решений (т. е. мозга), большинство растений имеют децентрализованную автономную систему в различных органах и тканях растения. Поэтому они реагируют на множественные стимулы, такие как свет, тепло и влажность. [100]

Одним из примеров является вид плотоядных растений Dionaea muscipula (венерина мухоловка). В течение последних 25 лет исследования были сосредоточены на принципах движения растения для разработки AVFT (искусственных роботов-венерина мухоловка). Благодаря движению во время захвата добычи растение вдохновило на создание мягких роботизированных систем движения. Быстрое резкое изгибание (в течение 100–300 мс) движения закрытия ловушки инициируется, когда добыча задействует волоски растения в течение определенного времени (дважды в течение 20 с). Существуют системы AVFT, в которых движения закрытия ловушки приводятся в действие с помощью магнетизма, электричества, сжатого воздуха и изменений температуры. [100]

Еще одним примером имитации растений является Pollia condensata , также известная как мраморная ягода. Хиральная самосборка целлюлозы, вдохновленная ягодой Pollia condensata, была использована для создания оптически активных пленок. [101] [102] Такие пленки изготавливаются из целлюлозы, которая является биоразлагаемым и биоресурсом, полученным из древесины или хлопка. Структурные цвета потенциально могут быть вечными и иметь более яркий цвет, чем те, которые получаются при химическом поглощении света. Pollia condensata — не единственный фрукт, демонстрирующий структурно окрашенную кожуру; радужность также обнаружена в ягодах других видов, таких как Margaritaria nobilis . [103] Эти фрукты демонстрируют радужные цвета в сине-зеленой области видимого спектра, что придает фруктам сильный металлический и блестящий внешний вид. [104] Структурные цвета возникают из-за организации целлюлозных цепей в эпикарпии плода , части кожуры плода. [104] Каждая клетка эпикарпия состоит из многослойной оболочки, которая ведет себя как отражатель Брэгга . Однако свет, который отражается от кожуры этих фруктов, не поляризован в отличие от света, возникающего от искусственных реплик, полученных путем самосборки нанокристаллов целлюлозы в геликоиды, которые отражают только левосторонний круговой поляризованный свет . [105]

Плоды Elaeocarpus angustifolius также демонстрируют структурную окраску, которая возникает из-за присутствия специализированных клеток, называемых иридосомами, которые имеют слоистую структуру. [104] Похожие иридосомы также были обнаружены в плодах Delarbrea michieana . [104]

У растений многослойные структуры можно обнаружить либо на поверхности листьев (поверх эпидермиса), как, например, у Selaginella willdenowii [104], либо внутри специализированных внутриклеточных органелл , так называемых иридопластов, которые расположены внутри клеток верхнего эпидермиса. [104] Например, у растения дождевого леса Begonia pavonina иридопласты расположены внутри эпидермальных клеток. [104]

Структурные цвета также были обнаружены у нескольких водорослей, например, у красной водоросли Chondrus crispus (ирландский мох). [106]

Вдохновение от животных

Бабочка Морфо.
Яркий синий цвет бабочки Морфо , обусловленный структурной окраской, был имитирован различными технологиями.

Структурная окраска создает радужные цвета мыльных пузырей , крыльев бабочек и чешуек многих жуков. [107] [108] Фазовое разделение использовалось для изготовления ультра- белых рассеивающих мембран из полиметилметакрилата , имитирующих жука Cyphochilus . [109] Светодиодные лампы могут быть разработаны для имитации узоров чешуек на брюшках светлячков , что повышает их эффективность. [110]

Крылья бабочки Морфо структурно окрашены, чтобы производить яркий синий цвет, который не меняется в зависимости от угла. [111] Этот эффект можно имитировать с помощью различных технологий. [112] Lotus Cars утверждает, что разработала краску, которая имитируетструктурный синий цвет бабочки Морфо . [113] В 2007 году Qualcomm вывела на рынок технологию интерферометрического модулятора дисплея «Mirasol», использующуюоптическую интерференцию, подобную Morpho . [114] В 2010 году портниха Донна Сгро сшила платье из Morphotex от Teijin Fibers , неокрашенной ткани, сотканной из структурно окрашенных волокон, имитирующей микроструктуру чешуек крыльев бабочки Морфо . [115] [116] [117] [118] [119]

Покрытие SubWavelength Structure Coating компании Canon Inc. использует клиновидные структуры размером с длину волны видимого света. Клиновидные структуры вызывают непрерывное изменение показателя преломления при прохождении света через покрытие, значительно уменьшая блики линз . Это имитирует структуру глаза мотылька. [120] [121] Известные деятели, такие как братья Райт и Леонардо да Винчи, пытались воспроизвести полет, наблюдаемый у птиц. [122] В попытке снизить шум самолетов исследователи обратились к передней кромке перьев совы, которая имеет ряд небольших плавничков или рахисов, приспособленных для рассеивания аэродинамического давления и обеспечения почти бесшумного полета птицы. [123]

Сельскохозяйственные системы

Целостный плановый выпас скота с использованием ограждений и/или пастухов направлен на восстановление лугов путем тщательного планирования перемещений больших стад скота для имитации огромных стад, встречающихся в природе. Естественная система, которая имитируется и используется в качестве шаблона, представляет собой выпас животных, сосредоточенных стайными хищниками, которые должны двигаться дальше после еды, вытаптывания и унавоживания территории и возвращаться только после того, как она полностью восстановится. Ее основатель Аллан Сэвори и некоторые другие заявили о потенциале в создании почвы, [124] увеличении биоразнообразия и обращении вспять опустынивания . [125] Однако многие исследователи оспаривают утверждение Сэвори. Исследования часто показывают, что этот метод усиливает опустынивание, а не уменьшает его. [126] [127]

Другие применения

Некоторые системы кондиционирования воздуха используют биомимикрию в своих вентиляторах для увеличения потока воздуха и снижения энергопотребления. [128] [129]

Такие технологи, как Джас Джол, предположили, что функциональность вакуолей может быть использована для разработки высокоадаптируемых систем безопасности. [130] «Функциональность вакуоли, биологической структуры, которая охраняет и способствует росту, проливает свет на ценность адаптивности как руководящего принципа безопасности». Функции и значение вакуолей фрактальны по своей природе, органелла не имеет базовой формы или размера; ее структура варьируется в зависимости от требований клетки. Вакуоли не только изолируют угрозы, содержат то, что необходимо, экспортируют отходы, поддерживают давление — они также помогают клетке масштабироваться и расти. Джол утверждает, что эти функции необходимы для любой конструкции системы безопасности. [130] В поездах Shinkansen серии 500 биомимикрия использовалась для снижения потребления энергии и уровня шума, при этом повышая комфорт пассажиров. [131] Что касается космических путешествий, то НАСА и другие компании стремились разработать роевые космические беспилотники, вдохновленные поведенческими моделями пчел, и наземные беспилотники-октаподы, спроектированные по образцу пустынных пауков. [132]

Другие технологии

Сворачивание белка использовалось для управления формированием материала для самоорганизующихся функциональных наноструктур . [133] Мех белого медведя вдохновил на создание тепловых коллекторов и одежды. [134] Свойства преломления света в глазах моли изучались для снижения отражательной способности солнечных панелей. [135]

Электронная микрофотография стержнеобразных частиц ВТМ
Сканирующая электронная микрофотография стержневидных частиц вируса табачной мозаики

Мощный репеллентный спрей жука - бомбардира вдохновил шведскую компанию на разработку технологии распыления «микротумана», которая, как утверждается, имеет низкое воздействие на углерод (по сравнению с аэрозольными спреями). Жук смешивает химикаты и выпускает свой спрей через управляемое сопло на конце своего брюшка, жаля и сбивая с толку жертву. [136]

Большинство вирусов имеют внешнюю капсулу диаметром от 20 до 300 нм. Капсулы вирусов необычайно прочны и способны выдерживать температуры до 60 °C; они стабильны в диапазоне pH от 2 до 10. [61] Вирусные капсулы могут использоваться для создания компонентов наноустройств, таких как нанопроволоки, нанотрубки и квантовые точки. Трубчатые вирусные частицы, такие как вирус табачной мозаики (ВТМ), могут использоваться в качестве шаблонов для создания нановолокон и нанотрубок, поскольку как внутренние, так и внешние слои вируса представляют собой заряженные поверхности, которые могут вызывать зарождение кристаллического роста. Это было продемонстрировано путем производства платиновых и золотых нанотрубок с использованием ВТМ в качестве шаблона. [137] Было показано, что минерализованные вирусные частицы выдерживают различные значения pH путем минерализации вирусов различными материалами, такими как кремний, PbS и CdS , и поэтому могут служить полезными носителями материала. [138] Сферический вирус растений, называемый вирусом хлоротической крапчатости коровьего гороха (CCMV), обладает интересными свойствами расширения при воздействии среды с pH выше 6,5. Выше этого pH 60 независимых пор диаметром около 2 нм начинают обмениваться веществом с окружающей средой. Структурный переход вирусного капсида может быть использован в биоморфной минерализации для избирательного поглощения и отложения минералов путем контроля pH раствора. Возможные применения включают использование вирусной клетки для производства полупроводниковых наночастиц квантовых точек однородной формы и размера посредством серии промывок pH. Это альтернатива методу апоферритиновой клетки, который в настоящее время используется для синтеза однородных наночастиц CdSe. [139] Такие материалы также могут быть использованы для целенаправленной доставки лекарств, поскольку частицы высвобождают содержимое при воздействии определенных уровней pH.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Дженнифер Л. Хеллиер, ред. (2015). Мозг, нервная система и их заболевания . Санта-Барбара, Калифорния. ISBN 978-1-61069-337-0. OCLC  880809097.{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
  2. ^ ab "Биомиметика". SpringerLink .
  3. ^ Винсент, Джулиан Ф. В.; и др. (22 августа 2006 г.). «Биомиметика: ее практика и теория». Журнал интерфейса Королевского общества . 3 (9): 471–482. doi :10.1098/rsif.2006.0127. PMC 1664643. PMID  16849244 . 
  4. ^ abc Bhushan, Bharat (15 марта 2009 г.). «Биомиметика: уроки природы — обзор». Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences . 367 (1893): 1445–1486. ​​Bibcode : 2009RSPTA.367.1445B. doi : 10.1098/rsta.2009.0011. PMID  19324719. S2CID  25035953.
  5. ^ ab Мэри Маккарти. «Жизнь основателя бионики — прекрасное приключение». Dayton Daily News , 29 января 2009 г.
  6. ^ Гордон, Дж. Э. Новая наука о прочных материалах, или почему вы не проваливаетесь сквозь пол (2-е изд.). Лондон, Великобритания: Pelican–Penguin.
  7. ^ Альбертс, Б.; Джонсон, А.; Льюис, Дж.; Рафф, М.; Робертс, К.; Уолтер, П. (2008). Молекулярная биология клетки . Нью-Йорк: Garland Science.
  8. ^ Ромей, Франческа (2008). Леонардо да Винчи . Оливер Пресс. п. 56. ИСБН 978-1-934545-00-3.
  9. ^ Сравните: Howard, Fred (1998). Wilbur and Orville: A Biography of the Wright Brothers . Dober Publications. стр. 33. ISBN 978-0-486-40297-0. По словам Уилбура, он и его брат однажды открыли птичий метод бокового управления, наблюдая за стаей голубей. [...] «Хотя мы пристально наблюдали за полетом птиц в надежде чему-то у них научиться», — писал [Орвилл] в 1941 году, — «я не могу вспомнить ничего, что было бы впервые изучено таким образом».
  10. ^ ab Vincent, Julian FV; Bogatyreva, Olga A.; Bogatyrev, Nikolaj R.; Bowyer, Adrian; Pahl, Anja-Karina (21 августа 2006 г.). «Биомиметика: ее практика и теория». Journal of the Royal Society Interface . 3 (9): 471–482. doi :10.1098/rsif.2006.0127. PMC 1664643. PMID  16849244 . 
  11. ^ "Otto H. Schmitt, Como People of the Past". Конни Салливан, статья об истории Комо. Архивировано из оригинала 2013-10-07 . Получено 2012-09-25 . Он разработал триггер, изучая нервы кальмаров и пытаясь спроектировать устройство, которое воспроизводило бы естественную систему, посредством которой размножаются нервы кальмаров.
  12. ^ В знак признания, целая жизнь связей : Отто Герберт Шмитт, 1913 - 1998
  13. ^ Винсент, Джулиан Ф. В. (ноябрь 2009 г.). «Биомиметика — обзор». Труды Института инженеров-механиков, часть H: Журнал инженерии в медицине . 223 (8): 919–939. doi :10.1243/09544119JEIM561. PMID  20092091. S2CID  21895651.
  14. ^ Шмитт О. Третий международный конгресс по биофизике. 1969. Некоторые интересные и полезные биомиметические преобразования. стр. 297.
  15. ^ Соанс, Кэтрин; Хоукер, Сара (2008). Компактный Оксфордский словарь английского языка . Oxford University Press. ISBN 978-0-19-953296-4.
  16. ^ Винсент, Дж. Ф. В. (2009). «Биомиметика — обзор». Труды Института инженеров-механиков, часть H: Журнал инженерии в медицине . 223 (8): 919–939. doi : 10.1243/09544119JEIM561. PMID  20092091. S2CID  21895651.
  17. ^ Меррилл, Конни Ланге (1982). Биомимикрия активного центра диоксида кислорода в медных белках гемоцианине и цитохромоксидазе (диссертация на соискание ученой степени доктора философии). Университет Райса. hdl : 1911/15707 .
  18. ^ abc Benyus, Janine (1997). Биомимикрия: инновации, вдохновленные природой . Нью-Йорк, США: William Morrow & Company . ISBN 978-0-688-16099-9.
  19. ^ Курцманн, Эрнст; Фладерер, Йоханнес-Поль (2017). ManagemANT Was Fach- und Führungskräfte von Ameisen lernen können (1. Auflage ed.). Франкфуртский Альгемайне Бух. ISBN 9783956012082.
  20. ^ Фладерер, Йоханнес-Пауль; Курцманн, Эрнст (ноябрь 2019 г.). МУДРОСТЬ МНОГИХ: как создать самоорганизацию и как использовать коллективный... интеллект в компаниях и обществе из маны . КНИГИ ПО ЗАПРОСУ. ISBN 9783750422421.
  21. ^ Кеннеди, Эмили (2017). «Биомимикрия: дизайн по аналогии с биологией». Research Technology Management . 60 (6): 51–56. doi : 10.1080/08956308.2017.1373052 .
  22. ^ ab Уильямс, Хьюго Р.; Трэск, Ричард С.; Уивер, Пол М.; Бонд, Ян П. (2008). «Минимальная масса сосудистых сетей в многофункциональных материалах». Журнал интерфейса Королевского общества . 5 (18): 55–65. doi :10.1098/rsif.2007.1022. PMC 2605499. PMID  17426011 . 
  23. ^ The Engineer (31 марта 2017 г.). "Эволюция крыла самолета" . Получено 10 декабря 2018 г.
  24. ^ «Дрон с ногами может сидеть, наблюдать и ходить как птица». Tech . New Scientist. 27 января 2014 г. Получено 17 июля 2014 г.
  25. ^ «Как зимородок помог изменить японский скоростной поезд». BBC . 26 марта 2019 г. Получено 20 июня 2020 г.
  26. ^ Акерман, Эван (2 апреля 2014 г.). «Новейший робот Festo — прыгающий бионический кенгуру». IEEE . IEEE Spectrum . Получено 17 апреля 2014 г.
  27. ^ "Robotics Highlight: Kamigami Cockroach Inspired Robotics". CRA . 2016-07-18 . Получено 2017-05-16 .
  28. ^ Оливейра Сантос, Сара; Так, Нильс; Су, Юньсин; Куэнка-Хименес, Франциско; Моралес-Лопес, Оскар; Гомес-Вальдес, П. Антонио; М. Вильгельмус, Моника (13 июня 2023 г.). «Плеобот: модульное роботизированное решение для метахронного плавания». Научные отчеты . 13 (1): 9574. arXiv : 2303.00805 . Бибкод : 2023NatSR..13.9574O. дои : 10.1038/s41598-023-36185-2. ПМЦ 10264458 . PMID  37311777. S2CID  257280019. 
  29. ^ Чжан, Цзюнь; Чжао, Нин; Цюй, Фэйян (15.11.2022). «Био-вдохновленные машущими крыльями роботы со складными или деформируемыми крыльями: обзор». Биовдохновение и биомиметика . 18 (1): 011002. doi :10.1088/1748-3190/ac9ef5. ISSN  1748-3182. PMID  36317380. S2CID  253246037.
  30. ^ abc Shin, Won Dong; Park, Jaejun; Park, Hae-Won (2019-09-01). «Разработка и эксперименты био-вдохновленного робота с несколькими режимами в воздушном и наземном движении». Биовдохновение и биомиметика . 14 (5): 056009. Bibcode : 2019BiBi...14e6009S. doi : 10.1088/1748-3190/ab2ab7 . ISSN  1748-3182. PMID  31212268. S2CID  195066183.
  31. ^ Рамезани, Алиреза; Ши, Сичэнь; Чунг, Сун-Джо; Хатчинсон, Сет (май 2016 г.). «Bat Bot (B2), летающая машина, вдохновленная биологически». Международная конференция IEEE по робототехнике и автоматизации (ICRA) 2016 г. Стокгольм, Швеция: IEEE. стр. 3219–3226. doi :10.1109/ICRA.2016.7487491. ISBN 978-1-4673-8026-3. S2CID  8581750.
  32. ^ Аб Далер, Людовик; Минчев, Стефано; Стефанини, Чезаре; Флореано, Дарио (19 января 2015 г.). «Биологический мультимодальный летающий и шагающий робот». Биоинспирация и биомиметика . 10 (1): 016005. Бибкод : 2015BiBi...10a6005D. дои : 10.1088/1748-3190/10/1/016005. ISSN  1748-3190. PMID  25599118. S2CID  11132948.
  33. ^ ab Kilian, Lukas; Shahid, Farzeen; Zhao, Jing-Shan; Nayeri, Christian Navid (2022-07-01). "Биоинспирированные морфинговые крылья: механическое проектирование и эксперименты в аэродинамической трубе". Bioinspiration & Biomimetics . 17 (4): 046019. Bibcode : 2022BiBi...17d6019K. doi : 10.1088/1748-3190/ac72e1. ISSN  1748-3182. PMID  35609562. S2CID  249045806.
  34. ^ Савастано, Э.; Перес-Санчес, В.; Арру, Б.С.; Оллеро, А. (июль 2022 г.). «Высокопроизводительное морфинговое крыло для крупномасштабных биоинспирированных беспилотных летательных аппаратов». IEEE Robotics and Automation Letters . 7 (3): 8076–8083. doi : 10.1109/LRA.2022.3185389. ISSN  2377-3766. S2CID  250008824.
  35. ^ Грант, Дэниел Т.; Абдулрахим, Муджахид; Линд, Рик (июнь 2010 г.). «Динамика полета морфингового самолета, использующего независимую многошарнирную стреловидность крыла». Международный журнал микровоздушных транспортных средств . 2 (2): 91–106. doi : 10.1260/1756-8293.2.2.91 . ISSN  1756-8293. S2CID  110577545.
  36. ^ Фан, Хоанг Ву; Пак, Хун Чхоль (2020-12-04). «Механизмы восстановления после столкновений у летающих жуков и машущих крыльевых роботов». Science . 370 (6521): 1214–1219. Bibcode :2020Sci...370.1214P. doi :10.1126/science.abd3285. ISSN  0036-8075. PMID  33273101. S2CID  227257247.
  37. ^ Ху, Чжэн; Макколи, Рэймонд; Шеффер, Стив; Дэн, Синьян (май 2009 г.). «Аэродинамика полета стрекозы и проектирование роботов». Международная конференция IEEE по робототехнике и автоматизации 2009 г. стр. 3061–3066. doi :10.1109/ROBOT.2009.5152760. ISBN 978-1-4244-2788-8. S2CID  12291429.
  38. ^ Балта, Микель; Деб, Дипан; Таха, Хайтем Э. (2021-10-26). «Визуализация потока и измерение силы эффекта хлопка в летающих роботах, созданных на основе биотехнологий». Биовдохновение и биомиметика . 16 (6): 066020. Bibcode : 2021BiBi...16f6020B. doi : 10.1088/1748-3190/ac2b00. ISSN  1748-3182. PMID  34584023. S2CID  238217893.
  39. ^ abcd Knippers, Jan; Nickel, Klaus G.; Speck, Thomas, ред. (2016). Биомиметические исследования для архитектуры и строительства зданий: биологическое проектирование и интегративные структуры . Cham: Springer. ISBN 978-3-319-46374-2. OCLC  967523159.
  40. ^ Коллинз, Джордж Р. (1963). «Антонио Гауди: Структура и форма». Перспекта . 8 : 63–90. дои : 10.2307/1566905. ISSN  0079-0958. JSTOR  1566905.
  41. ^ "Urban Science". www.mdpi.com . Получено 2024-05-05 .
  42. ^ Радван, Гехан.АН; Осама, Нуран (2016). «Биомимикрия, подход к энергоэффективному [sic] проектированию оболочек зданий». Procedia Environmental Sciences . 34 : 178–189. Bibcode : 2016PrEnS..34..178R. doi : 10.1016/j.proenv.2016.04.017 .
  43. ^ Азиз, Мохеб Сабри; Эль Шериф, Амр Й. (март 2016 г.). «Биомимикрия как подход к биоинспирированной структуре с помощью вычислений». Alexandria Engineering Journal . 55 (1): 707–714. doi : 10.1016/j.aej.2015.10.015 .
  44. ^ Шпек, Томас; Шпек, Ольга (2019), Вегнер, Ларс Х.; Люттге, Ульрих (ред.), «Возникновение систем биомиметических материалов», Возникновение и модульность в науках о жизни , Cham: Springer International Publishing, стр. 97–115, doi :10.1007/978-3-030-06128-9_5, ISBN 978-3-030-06127-2, S2CID  139377667 , получено 2020-11-23
  45. ^ "Институт биомимикрии - Примеры устойчивого дизайна, вдохновленного природой". Институт биомимикрии . Архивировано из оригинала 2022-01-23 . Получено 2019-07-02 .
  46. ^ Эль Ахмар, Сальма и Фиораванти, Антонио. (2015). Биомиметико-вычислительное проектирование двойных фасадов в жарком климате: пористый складчатый фасад для офисных зданий.
  47. ^ Paar, Michael Johann; Petutschnigg, Alexander (8 июля 2017 г.). «Биомиметический вдохновленный, естественно вентилируемый фасад – концептуальное исследование». Journal of Facade Design and Engineering . 4 (3–4): 131–142. doi : 10.3233/FDE-171645 .
  48. ^ Вонг, Нюк Хиен; Кван Тан, Алекс Йонг; Чен, Ю; Секар, Каннаги; Тан, Пуай Йок; Чан, Дерек; Чанг, Келли; Вонг, Нгиан Чунг (март 2010 г.). «Тепловая оценка вертикальных систем озеленения стен зданий». Строительство и окружающая среда . 45 (3): 663–672. Бибкод : 2010BuEnv..45..663W. doi :10.1016/j.buildenv.2009.08.005.
  49. ^ Лю, Сяопэн; Чэнь, Чжан; Ян, Гуан; Гао, Яньфэн (2 апреля 2019 г.). «Биоинспирированный иерархический пористый материал, похожий на муравьиное гнездо, с использованием CaCl2 в качестве добавки для интеллектуального контроля влажности в помещении». Industrial & Engineering Chemistry Research . 58 (17): 7139–7145. doi :10.1021/acs.iecr.8b06092. S2CID  131825398.
  50. ^ Лан, Хаорань; Цзин, Чжэньцзы; Ли, Цзянь; Мяо, Цзяцзюнь; Чэнь, Юйцянь (октябрь 2017 г.). «Влияние размеров пор материалов на саморегулирующиеся характеристики влажности». Materials Letters . 204 : 23–26. Bibcode : 2017MatL..204...23L. doi : 10.1016/j.matlet.2017.05.095.
  51. ^ Коркмаз, Синан; Бел Хадж Али, Низар; Смит, Ян ФК (июнь 2011 г.). «Определение стратегий управления для устойчивости к повреждениям активной тенсегрити-структуры». Инженерные конструкции . 33 (6): 1930–1939. Bibcode :2011EngSt..33.1930K. CiteSeerX 10.1.1.370.6243 . doi :10.1016/j.engstruct.2011.02.031. 
  52. ^ "Секрет последовательности Фибоначчи в деревьях". Победители конкурса эссе 2011 года . Американский музей естественной истории . 1 мая 2014 г. Получено 17 июля 2014 г.
  53. ^ Lienhard, J; Schleicher, S; Poppinga, S; Masselter, T; Milwich, M; Speck, T; Knippers, J (29.11.2011). "Flectofin: бесшарнирный механизм хлопанья, вдохновленный природой". Bioinspiration & Biomimetics . 6 (4): 045001. Bibcode : 2011BiBi....6d5001L. doi : 10.1088/1748-3182/6/4/045001. ISSN  1748-3182. PMID  22126741. S2CID  41502774.
  54. ^ Юрген Бертлинг (2012-05-15), Flectofin, заархивировано из оригинала 2021-12-11 , извлечено 2019-06-27
  55. ^ Кёрнер, А.; Борн, Л.; Мадер, А.; Саксе, Р.; Саффариан, С.; Вестермайер, А.С.; Поппинга, С.; Бишофф, М.; Грессер, Г.Т. (12.12.2017). «Flectofold — биомиметическое совместимое затеняющее устройство для сложных фасадов свободной формы». Smart Materials and Structures . 27 (1): 017001. doi :10.1088/1361-665x/aa9c2f. ISSN  0964-1726. S2CID  139146312.[ постоянная мертвая ссылка ]
  56. ^ Биосинтетические гибридные материалы и бионаночастицы, редакторы: Александр Бокер, Патрик ван Рейн, Королевское химическое общество, Кембридж, 2016, https://pubs.rsc.org/en/content/ebook/978-1-78262-210-9
  57. ^ ab Wegst, Ulrike GK; Bai, Hao; Saiz, Eduardo; Tomsia, Antoni P.; Ritchie, Robert O. (2014-10-26). «Биоинспирированные структурные материалы». Nature Materials . 14 (1): 23–36. doi :10.1038/nmat4089. ISSN  1476-1122. PMID  25344782. S2CID  1400303.
  58. ^ Launey, Maximilien E.; Buehler, Markus J.; Ritchie, Robert O. (июнь 2010 г.). «О механистических истоках прочности костей». Annual Review of Materials Research . 40 (1): 25–53. Bibcode :2010AnRMS..40...25L. CiteSeerX 10.1.1.208.4831 . doi :10.1146/annurev-matsci-070909-104427. ISSN  1531-7331. S2CID  6552812. 
  59. ^ Ван, Рижи; Гупта, Химадри С. (2011-08-04). «Механизмы деформации и разрушения костей и перламутра». Annual Review of Materials Research . 41 (1): 41–73. Bibcode : 2011AnRMS..41...41W. doi : 10.1146/annurev-matsci-062910-095806. ISSN  1531-7331.
  60. ^ ab Bidhendi, Amir J.; Lampron, Olivier; Gosselin, Frédérick P.; Geitmann, Anja (декабрь 2023 г.). «Геометрия клеток регулирует разрушение тканей». Nature Communications . 14 (1): 8275. Bibcode :2023NatCo..14.8275B. doi :10.1038/s41467-023-44075-4. PMC 10719271 . PMID  38092784. 
  61. ^ ab Tong-Xiang, Suk-Kwun, Di Zhang. «Биоморфная минерализация: от биологии к материалам». Государственная ключевая лаборатория композитов с металлической матрицей. Шанхай: Шанхайский университет Цзяотун, nd 545-1000.
  62. ^ Девиль, Сильвен; Саиз, Эдуардо; Налла, Рави К.; Томсиа, Антони П. (2006-01-27). «Замораживание как путь к созданию сложных композитов». Science . 311 (5760): 515–518. arXiv : 1710.04167 . Bibcode :2006Sci...311..515D. doi :10.1126/science.1120937. ISSN  0036-8075. PMID  16439659. S2CID  46118585.
  63. ^ Munch, E.; Launey, ME; Alsem, DH; Saiz, E.; Tomsia, AP; Ritchie, RO (2008-12-05). «Жесткие, био-вдохновленные гибридные материалы». Science . 322 (5907): 1516–1520. Bibcode :2008Sci...322.1516M. doi :10.1126/science.1164865. ISSN  0036-8075. PMID  19056979. S2CID  17009263.
  64. ^ Лю, Цян; Е, Фэн; Гао, Е; Лю, Шичао; Ян, Хайся; Чжоу, Чжицян (февраль 2014 г.). «Изготовление нового со-непрерывного композита SiC/2024Al с пластинчатой ​​микроструктурой и высокими механическими свойствами». Журнал сплавов и соединений . 585 : 146–153. doi :10.1016/j.jallcom.2013.09.140. ISSN  0925-8388.
  65. ^ Рой, Сиддхартха; Бутц, Бенджамин; Ваннер, Александр (апрель 2010 г.). «Эволюция повреждений и анизотропия на уровне доменов в композитах из металла и керамики, демонстрирующих пластинчатые микроструктуры». Acta Materialia . 58 (7): 2300–2312. Bibcode :2010AcMat..58.2300R. doi :10.1016/j.actamat.2009.12.015. ISSN  1359-6454.
  66. ^ Бувиль, Флориан; Мэр, Эрик; Мейль, Сильвен; Ван де Муртель, Бертран; Стивенсон, Адам Дж.; Девиль, Сильвен (2014-03-23). ​​«Прочная, жесткая и жесткая биоинспирированная керамика из хрупких компонентов». Nature Materials . 13 (5): 508–514. arXiv : 1506.08979 . Bibcode :2014NatMa..13..508B. doi :10.1038/nmat3915. ISSN  1476-1122. PMID  24658117. S2CID  205409702.
  67. ^ Виллар, Габриэль; Грэм, Александр Д.; Бейли, Хаган (2013-04-05). «Печатный материал, похожий на ткань». Science . 340 (6128): 48–52. Bibcode :2013Sci...340...48V. doi :10.1126/science.1229495. ISSN  0036-8075. PMC 3750497 . PMID  23559243. 
  68. ^ Эспиноза, Орасио Д.; Джастер, Эллисон Л.; Латурт, Феликс Дж.; Лох, Оуэн И.; Грегуар, Дэвид; Заваттьери, Пабло Д. (2011-02-01). "Происхождение закалки раковин моллюсков на уровне планшетов и ее применение в синтетических композитных материалах". Nature Communications . 2 (1): 173. Bibcode :2011NatCo...2..173E. doi : 10.1038/ncomms1172 . ISSN  2041-1723. PMID  21285951.
  69. ^ Грюненфельдер, ЛК; Суксангпанья, Н.; Салинас, К.; Миллирон, Г.; Яраги, Н.; Эррера, С.; Эванс-Латтеродт, К.; Натт, СР; Заваттьери, П.; Кисаилус, Д. (1 сентября 2014 г.). «Биологические ударопрочные композиты». Акта Биоматериалы . 10 (9): 3997–4008. doi :10.1016/j.actbio.2014.03.022. ISSN  1742-7061. ПМИД  24681369.
  70. ^ Дас, Ратул; Ахмад, Заин; Наурузбаева, Джамиля; Мишра, Химансу (13 мая 2020 г.). «Суперомнифобность без биомиметического покрытия». Scientific Reports . 10 (1): 7934. Bibcode :2020NatSR..10.7934D. doi :10.1038/s41598-020-64345-1. ISSN  2045-2322. PMC 7221082 . PMID  32404874. 
  71. ^ Studart, André R. (2016). «Аддитивное производство биологически вдохновленных материалов». Chemical Society Reviews . 45 (2): 359–376. doi :10.1039/c5cs00836k. ISSN  0306-0012. PMID  26750617. S2CID  3218518.
  72. ^ Ислам, Мухаммед Камрул; Хазелл, Пол Дж.; Эскобедо, Хуан П.; Ван, Хунсюй (июль 2021 г.). «Стратегии проектирования биомиметической брони для аддитивного производства: обзор». Материалы и дизайн . 205 : 109730. doi : 10.1016/j.matdes.2021.109730 .
  73. ^ Гу, Юньцин; Ю, Линчжи; Моу, Цзеган; Ву, Дэнхао; Чжоу, Пэйцзянь; Сюй, Маосэнь (24 августа 2020 г.). «Механические свойства и анализ применения бионического материала из паучьего шелка». Е-полимеры . 20 (1): 443–457. дои : 10.1515/epoly-2020-0049 . ISSN  2197-4586. S2CID  221372172.
  74. ^ Киллиан, Кристофер Э. (2010). «Механизм самозатачивания зуба морского ежа». Advanced Functional Materials . 21 (4): 682–690. doi :10.1002/adfm.201001546. S2CID  96221597.
  75. ^ Яо, Y.; Ван, Q.; Ван, H.; Чжан, B.; Чжао, C.; Ван, Z.; Сюй, Z.; У, Y.; Хуан, W.; Цянь, P.-Y.; Чжан, XX (2013). «Биособранные нанокомпозиты в раковинах демонстрируют гигантский электретный гистерезис». Adv. Mater . 25 (5): 711–718. Bibcode : 2013AdM....25..711Y. doi : 10.1002/adma.201202079. PMID  23090938. S2CID  205246425.
  76. ^ Ванарсе, Ануп; Оссейран, Адам; Рассау, Александр (2016). «Обзор современных нейроморфных подходов для датчиков зрения, слуха и обоняния». Frontiers in Neuroscience . 10 : 115. doi : 10.3389/fnins.2016.00115 . PMC 4809886. PMID  27065784 . 
  77. ^ Youngblood, Jeffrey P.; Sottos, Nancy R. (август 2008 г.). «Биоинспирированные материалы для самоочищения и самовосстановления». MRS Bulletin . 33 (8): 732–741. doi : 10.1557/mrs2008.158 . ISSN  1938-1425.
  78. ^ Тухи, Кэтлин С.; Соттос, Нэнси Р.; Льюис, Дженнифер А.; Мур, Джеффри С.; Уайт, Скотт Р. (2007-06-10). «Самовосстанавливающиеся материалы с микрососудистыми сетями». Nature Materials . 6 (8): 581–585. doi :10.1038/nmat1934. ISSN  1476-1122. PMID  17558429.
  79. ^ Фу, Фанфан; Чэнь, Чжоюэ; Чжао, Цзэ; Ван, Хуань; Шан, Луорань; Гу, Чжунцзе; Чжао, Юаньцзинь (2017-06-06). «Био-вдохновленный самовосстанавливающийся структурный цветной гидрогель». Труды Национальной академии наук . 114 (23): 5900–5905. Bibcode : 2017PNAS..114.5900F. doi : 10.1073/pnas.1703616114 . ISSN  0027-8424. PMC 5468601. PMID  28533368 . 
  80. ^ Рампф, Маркус; Шпек, Ольга; Шпек, Томас; Лухзингер, Рольф Х. (сентябрь 2011 г.). «Самовосстанавливающиеся мембраны для надувных конструкций, вдохновленные быстрым процессом запечатывания ран вьющимися растениями». Журнал Bionic Engineering . 8 (3): 242–250. doi :10.1016/s1672-6529(11)60028-0. ISSN  1672-6529. S2CID  137853348.
  81. ^ Юань, YC; Инь, T.; Ронг, MZ; Чжан, MQ (2008). «Самовосстановление в полимерах и полимерных композитах. Концепции, реализация и перспективы: обзор». Express Polymer Letters . 2 (4): 238–250. doi : 10.3144/expresspolymlett.2008.29 .
  82. ^ Каммингс, Шон К.; Додо, Обед Дж.; Халл, Александр К.; Чжан, Боруи; Майерс, Камрин П.; Спаркс, Джессика Л.; Конколевич, Доминик (13.03.2020). «Количество или качество: всегда ли самовосстанавливающиеся полимеры и эластомеры прочнее с большим количеством водородных связей?». ACS Applied Polymer Materials . 2 (3): 1108–1113. doi :10.1021/acsapm.9b01095. S2CID  214391859.
  83. ^ "Вдохновлено природой". Sharklet Technologies Inc. 2010. Получено 6 июня 2014 .
  84. ^ Юань, Чжицин (15 ноября 2013 г.). «Новое изготовление супергидрофобной поверхности с очень похожей иерархической структурой листа лотоса на медном листе». Applied Surface Science . 285 : 205–210. Bibcode : 2013ApSS..285..205Y. doi : 10.1016/j.apsusc.2013.08.037.
  85. ^ Huh, Dongeun (25 июня 2010 г.). «Восстановление функций легких на уровне органов на чипе». Science . 328 (5986): 1662–1668. Bibcode :2010Sci...328.1662H. doi :10.1126/science.1188302. PMC 8335790 . PMID  20576885. S2CID  11011310. 
  86. ^ Майзер, Маттиас (12 июня 2014 г.). «Слои воздуха в воде под плавающим папоротником сальвинией подвергаются колебаниям давления». Интегративная и сравнительная биология . 54 (6): 1001–1007. doi : 10.1093/icb/icu072 . PMID  24925548.
  87. ^ Борно, Руба (21 сентября 2006 г.). «Транспирационная активация: проектирование, изготовление и характеристика биомиметических микроактюаторов, приводимых в действие поверхностным натяжением воды» (PDF) . Журнал микромеханики и микроинженерии . 16 (11): 2375–2383. Bibcode :2006JMiMi..16.2375B. doi :10.1088/0960-1317/16/11/018. hdl : 2027.42/49048 . S2CID  2571529.
  88. ^ Гаррод, Р. (4 октября 2006 г.). «Имитация спины жука-стенокары для микроконденсации с использованием плазмохимически структурированных супергидрофобных-супергидрофильных поверхностей». Ленгмюр . 23 (2): 689–693. doi :10.1021/la0610856. PMID  17209621.
  89. ^ "ShieldSquare Captcha". iopscience.iop.org .
  90. ^ Баник, Арноб; Тан, Квек-Це (2020). «Характеристики динамического трения иерархического биомиметического поверхностного рисунка, вдохновленного подушечкой пальца лягушки». Advanced Materials Interfaces . 7 (18): 2000987. doi :10.1002/admi.202000987. ISSN  2196-7350. S2CID  225194802.
  91. ^ Со, Сонбек; Дас, Саураб; Залицкий, Петр Дж.; Миршафян, Разие; Айзенбах, Клаус Д.; Исраэлачвили, Джейкоб Н.; Уэйт, Дж. Герберт; Ан, Б. Коллбе (29 июля 2015 г.). «Микрофазное поведение и повышенная влажная когезия синтетических сополиамфолитов, вдохновленных белком ножки мидий». Журнал Американского химического общества . 137 (29): 9214–9217. doi : 10.1021/jacs.5b03827. ISSN  0002-7863. PMID  26172268. S2CID  207155810.
  92. ^ Ahn, B. Kollbe; Das, Saurabh; Linstadt, Roscoe; Kaufman, Yair; Martinez-Rodriguez, Nadine R.; Mirshafian, Razieh; Kesselman, Ellina; Talmon, Yeshayahu; Lipshutz, Bruce H. (19.10.2015). "Высокоэффективные клеи, созданные на основе мидий, с пониженной сложностью". Nature Communications . 6 : 8663. Bibcode : 2015NatCo...6.8663A. doi : 10.1038/ncomms9663. PMC 4667698. PMID  26478273 . 
  93. ^ "Gecko Tape". Стэнфордский университет . Получено 17 июля 2014 г.
  94. ^ Tuteja, Anish; Choi, Wonjae; Ma, Minglin; Mabry, Joseph M.; Mazzella, Sarah A.; Rutledge, Gregory C.; McKinley, Gareth H.; Cohen, Robert E. (2007-12-07). «Проектирование суперолеофобных поверхностей». Science . 318 (5856): 1618–1622. Bibcode :2007Sci...318.1618T. doi :10.1126/science.1148326. ISSN  0036-8075. PMID  18063796. S2CID  36967067.
  95. ^ Венцель, Роберт Н. (август 1936 г.). «Сопротивление твердых поверхностей смачиванию водой». Industrial & Engineering Chemistry . 28 (8): 988–994. doi :10.1021/ie50320a024. ISSN  0019-7866.
  96. ^ Кэсси, А. Б. Д.; Бакстер, С. (1944). «Смачиваемость пористых поверхностей». Труды Фарадейского общества . 40 : 546. doi : 10.1039/tf9444000546. ISSN  0014-7672.
  97. ^ Neinhuis, C (июнь 1997). «Характеристика и распределение водоотталкивающих, самоочищающихся поверхностей растений». Annals of Botany . 79 (6): 667–677. doi : 10.1006/anbo.1997.0400 .
  98. ^ Barthlott, W.; Neinhuis, C. (1997-04-30). «Чистота священного лотоса, или избавление от загрязнения биологических поверхностей». Planta . 202 (1): 1–8. Bibcode : 1997Plant.202....1B. doi : 10.1007/s004250050096. ISSN  0032-0935. S2CID  37872229.
  99. ^ Tuteja, Anish; Choi, Wonjae; McKinley, Gareth H.; Cohen, Robert E.; Rubner, Michael F. (август 2008 г.). «Параметры проектирования для супергидрофобности и суперолеофобности». MRS Bulletin . 33 (8): 752–758. doi :10.1557/mrs2008.161. ISSN  0883-7694. S2CID  138093919.
  100. ^ ab Спек, Томас; Поппинга, Саймон; Спек, Ольга; Таубер, Фальк (2021-09-23). ​​«Био-вдохновленные системы подвижных материалов, похожих на живые: изменение границ между живыми и техническими системами в антропоцене». Обзор антропоцена . 9 (2): 237–256. doi : 10.1177/20530196211039275 . ISSN  2053-0196. S2CID  244195957.
  101. ^ Vignolini, Silvia; Rudall, Paula J.; Rowland, Alice V.; Reed, Alison; Moyroud, Edwige; Faden, Robert B.; Baumberg, Jeremy J.; Glover, Beverley J.; Steiner, Ullrich (2012-09-25). "Структурный цвет пуантилизма в плодах Pollia". Труды Национальной академии наук . 109 (39): 15712–15715. Bibcode : 2012PNAS..10915712V. doi : 10.1073/pnas.1210105109 . ISSN  0027-8424. PMC 3465391. PMID 23019355  . 
  102. ^ Думанли, АГ; ван дер Коой, HM; Рейснер, Э.; Баумберг, Джей-Джей; Штайнер, У.; Виньолини, Сильвия (2014). «Цифровой цвет в нанокристаллических пленках целлюлозы». Прикладные материалы и интерфейсы ACS . 7 (15): 12302–12306. дои : 10.1021/am501995e. ПМК 4251880 . ПМИД  25007291. 
  103. ^ Виньолини, Сильвия; Грегори, Томас; Колле, Матиас; Летбридж, Альфи; Мойроуд, Эдвиг; Штайнер, Ульрих; Гловер, Беверли Дж.; Вукусич, Питер; Рудалл, Паула Дж. (2016-11-01). "Структурный цвет от геликоидальной архитектуры клеточной стенки в плодах Margaritaria nobilis". Журнал интерфейса Королевского общества . 13 (124): 20160645. doi :10.1098/rsif.2016.0645. ISSN  1742-5689. PMC 5134016. PMID 28334698  . 
  104. ^ abcdefg Виньолини, Сильвия; Мойроуд, Эдвиг; Гловер, Беверли Дж.; Штайнер, Ульрих (2013-10-06). "Анализ фотонных структур в растениях". Журнал интерфейса Королевского общества . 10 (87): 20130394. doi :10.1098/rsif.2013.0394. ISSN  1742-5689. PMC 3758000. PMID 23883949  . 
  105. ^ Паркер, Ричард М.; Гуидетти, Джулия; Уильямс, Сайан А.; Чжао, Тяньхэн; Наркявичюс, Ауримас; Виньолини, Сильвия; Фрка-Петешич, Бруно (18 декабря 2017 г.). «Самосборка нанокристаллов целлюлозы: иерархический дизайн внешнего вида» (PDF) . Продвинутые материалы . 30 (19): 1704477. doi : 10.1002/adma.201704477 . ISSN  0935-9648. ПМИД  29250832.
  106. ^ Чандлер, Крис Дж.; Уилтс, Бодо Д.; Виньолини, Сильвия; Броди, Джульетта; Штайнер, Ульрих; Рудалл, Паула Дж.; Гловер, Беверли Дж.; Грегори, Томас; Уокер, Рэйчел Х. (2015-07-03). "Структурный цвет Chondrus crispus". Scientific Reports . 5 (1): 11645. Bibcode :2015NatSR...511645C. doi :10.1038/srep11645. ISSN  2045-2322. PMC 5155586 . PMID  26139470. 
  107. ^ Шредер, Томас Б. Х.; Хафталинг, Джаред; Уилтс, Бодо Д.; Майер, Майкл (март 2018 г.). «Это не ошибка, это особенность: функциональные материалы у насекомых». Advanced Materials . 30 (19): 1705322. Bibcode :2018AdM....3005322S. doi : 10.1002/adma.201705322 . hdl : 2027.42/143760 . PMID  29517829.
  108. ^ Шенк, Франциска; Вилтс, Бодо Д.; Ставенга, Докеле Г. (ноябрь 2013 г.). «Японский жук-драгоценность: вызов художника». Биовдохновение и биомиметика . 8 (4): 045002. Bibcode : 2013BiBi....8d5002S. doi : 10.1088/1748-3182/8/4/045002. PMID  24262911. S2CID  41654298.
  109. ^ Syurik, Julia; Jacucci, Gianni; Onelli, Olimpia D.; Holscher, Hendrik; Vignolini, Silvia (22 февраля 2018 г.). "Bio-inspired Highly Scattering Networks via Polymer Phase Separation". Advanced Functional Materials . 28 (24): 1706901. doi : 10.1002/adfm.201706901 .
  110. ^ Эйр, Джеймс (9 января 2013 г.). «Более яркие светодиоды, вдохновленные светлячками, эффективность увеличена на 55%». CleanTechnica . Получено 4 июня 2019 г. .
  111. ^ Болл, Филипп (май 2012 г.). «Цветовые трюки природы». Scientific American . 306 (5): 74–79. Bibcode : 2012SciAm.306e..74B. doi : 10.1038/scientificamerican0512-74 (неактивен 1 ноября 2024 г.). PMID  22550931.{{cite journal}}: CS1 maint: DOI inactive as of November 2024 (link)
  112. ^ Song, Bokwang; Johansen, Villads Egede; Sigmund, Ole; Shin, Jung H. (апрель 2017 г.). «Воспроизведение иерархии беспорядка для широкоугольного цветового отражения, вдохновленного Morpho». Scientific Reports . 7 (1): 46023. Bibcode :2017NatSR...746023S. doi :10.1038/srep46023. PMC 5384085 . PMID  28387328. 
  113. ^ «Структурный синий: переосмысленный цвет / Откройте для себя глобальный мир Lexus». discoverlexus.com . Получено 25 сентября 2018 г. .
  114. ^ Кэти, Джим (7 января 2010 г.). «Природа знает лучше всех: чему репейники, гекконы и термиты учат нас о дизайне». Qualcomm . Получено 24 августа 2015 г.
  115. ^ Черни-Сканлон, Ксения (29 июля 2014 г.). «Семь тканей, вдохновленных природой: от листьев лотоса до бабочек и акул». The Guardian . Получено 23 ноября 2018 г. .
  116. ^ Sgro, Donna. "About". Donna Sgro . Получено 23 ноября 2018 г. .
  117. ^ Sgro, Donna (9 августа 2012 г.). «Биомимикрия + практика моды». Fashionably Early Forum, Национальная галерея Канберры. С. 61–70 . Получено 23 ноября 2018 г.
  118. ^ "Annual Report 2006" (PDF) . Teijin Japan . Июль 2006. Архивировано из оригинала (PDF) 2018-11-23 . Получено 23 ноября 2018 . MORPHOTEX, первое в мире структурно окрашенное волокно, имеет стековую структуру с несколькими десятками нанопорядковых слоев полиэфирных и нейлоновых волокон с различными показателями преломления, что облегчает управление цветом с помощью оптической когерентной томографии. Структурный контроль означает, что одно волокно всегда будет показывать одни и те же цвета независимо от его местоположения.
  119. ^ "Morphotex". Transmaterial . 12 октября 2010 г. Получено 23 ноября 2018 г.
  120. ^ Ltd 2002-2017, Canon Europa NV и Canon Europe. "SubWavelength Structure Coating". Canon Professional Network . Архивировано из оригинала 2020-07-30 . Получено 2019-07-24 .{{cite web}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)
  121. ^ Ltd 2002-2017, Canon Europa NV и Canon Europe. "Покрытие с субволновой структурой". Canon Professional Network . Архивировано из оригинала 2020-07-30 . Получено 2019-07-24 .{{cite web}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)
  122. ^ Кулкарни, Амог; Сараф, Чинмей (декабрь 2019 г.). «Учимся у природы: применение биомимикрии в технологиях». Международная конференция IEEE Pune Section 2019 (PuneCon) . IEEE. стр. 1–6. doi :10.1109/punecon46936.2019.9105797. ISBN 978-1-7281-1924-3. S2CID  219316015.
  123. ^ Стивенсон, Джон (18 ноября 2020 г.). «Маленькие плавнички на перьях совы указывают путь к снижению шума от самолетов». Phys.org . Получено 20 ноября 2020 г. .
  124. ^ Teague, WR; Dowhower, SL; Baker, SA; Haile, N.; DeLaune, PB; Conover, DM (май 2011 г.). «Влияние управления выпасом на растительность, почвенную биоту и химические, физические и гидрологические свойства почвы в высокотравных прериях». Сельское хозяйство, экосистемы и окружающая среда . 141 (3–4): 310–322. Bibcode :2011AgEE..141..310T. doi :10.1016/j.agee.2011.03.009.
  125. ^ Вебер, КТ; Гокхале, Б.С. (январь 2011 г.). «Влияние выпаса на содержание почвенной воды в полузасушливых пастбищах юго-восточного Айдахо» (PDF) . Журнал засушливых сред . 75 (5): 264–270. Bibcode :2011JArEn..75..464W. doi :10.1016/j.jaridenv.2010.12.009 . Получено 5 марта 2019 г. .
  126. ^ Briske, David D.; Bestelmeyer, Brandon T.; Brown, Joel R.; Fuhlendorf, Samuel D.; Wayne Polley, H. (октябрь 2013 г.). «Савори-метод не может озеленить пустыни или обратить вспять изменение климата». Rangelands . 35 (5): 72–74. doi :10.2111/RANGELANDS-D-13-00044.1. hdl : 10150/639967 .
  127. ^ Монбиот, Джордж (04.08.2014). «Ешьте больше мяса и спасите мир: последнее невероятное чудо фермерства». The Guardian . ISSN  0261-3077 . Получено 30.05.2024 .
  128. ^ "Multi V 5 | VRF | Air Solution | Business | LG Global". www.lg.com .
  129. ^ "Вентилятор | Кондиционирование воздуха и охлаждение | Daikin Global". www.daikin.com .
  130. ^ ab Johl, Jas (20 сентября 2019 г.). «БиоМимикрия: 5 принципов проектирования систем безопасности из области клеточной биологии». Medium .
  131. ^ Уорсон, Скиппер Чонг (2 января 2018 г.). «Глубже вглядываясь в биомимикрию: как природа вдохновляет дизайн». Medium .
  132. ^ Чен, Рик (2019-04-16). "Новые летающие роботы НАСА: впервые в космосе". НАСА . Архивировано из оригинала 2021-09-07 . Получено 2020-05-29 .
  133. ^ Градишар, Хелена; Джерала, Роман (3 февраля 2014 г.). «Самоорганизующиеся бионаноструктуры: белки, следующие примеру ДНК-наноструктур». Журнал нанобиотехнологий . 12 (1): 4. doi : 10.1186/1477-3155-12-4 . PMC 3938474. PMID  24491139 . 
  134. ^ Штегмайер, Томас; Линке, Михаэль; Планк, Генрих (29 марта 2009 г.). «Бионика в текстиле: гибкая и полупрозрачная теплоизоляция для солнечных тепловых применений». Phil. Trans. R. Soc. A. 367 ( 1894): 1749–1758. Bibcode :2009RSPTA.367.1749S. doi :10.1098/rsta.2009.0019. PMID  19376769. S2CID  17661840.
  135. ^ Wilson, SJ Wilson; Hutley, MC (1982). «Оптические свойства антиотражающих поверхностей типа «глаз мотылька»». Журнал современной оптики . 29 (7): 993–1009. Bibcode : 1982AcOpt..29..993W. doi : 10.1080/713820946.
  136. ^ Шведская биомиметика: технология платформы μMist. Архивировано 13 декабря 2013 г. на Wayback Machine . Получено 3 июня 2012 г.
  137. ^ Дюжарден, Эрик; Пит, Чарли; Стаббс, Джеральд; Калвер, Джеймс Н.; Манн, Стивен (март 2003 г.). «Организация металлических наночастиц с использованием шаблонов вируса табачной мозаики». Nano Letters . 3 (3): 413–417. Bibcode : 2003NanoL...3..413D. doi : 10.1021/nl034004o.
  138. ^ Дуглас, Тревор; Янг, Марк (июнь 1999 г.). «Вирусные частицы как шаблоны для синтеза материалов». Advanced Materials . 11 (8): 679–681. Bibcode :1999AdM....11..679D. doi :10.1002/(SICI)1521-4095(199906)11:8<679::AID-ADMA679>3.0.CO;2-J.
  139. ^ Ямашита, Ичиро; Хаяши, Джунко; Хара, Масахико (сентябрь 2004 г.). «Биошаблонный синтез однородных наночастиц CdSe с использованием белка в форме клетки, апоферритина». Chemistry Letters . 33 (9): 1158–1159. doi :10.1246/cl.2004.1158.

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки