Биовдохновение относится к разработке человеком новых материалов, устройств, структур и поведений, вдохновленных решениями, найденными в биологических организмах, где они развивались и совершенствовались на протяжении миллионов лет. [1] Цель состоит в том, чтобы улучшить моделирование и имитацию биологической системы для достижения лучшего понимания критических структурных особенностей природы, таких как крыло, для использования в будущих биовдохновленных проектах. [2] Биовдохновение отличается от биомимикрии тем, что последняя направлена на точное воспроизведение проектов биологических материалов. Биовдохновленное исследование — это возвращение к классическим истокам науки: это область, основанная на наблюдении за замечательными функциями, которые характеризуют живые организмы, и попытках абстрагировать и имитировать эти функции.
Идеи в науке и технике часто возникают из изучения природы. В XVI и XVII веках Г. Галилей , И. Кеплер и И. Ньютон изучали движение Солнца и планет и разработали первое эмпирическое уравнение для описания гравитации. Несколько лет спустя М. Фарадей и Дж. К. Максвелл вывели основы электромагнетизма, исследуя взаимодействие между электрическими токами и магнитами. Исследования теплопередачи и механической работы приводят к пониманию термодинамики . Однако квантовая механика возникла из спектроскопического изучения света. Текущие объекты внимания возникли в химии, но наиболее распространены из них в биологии, например, изучение генетики , характеристик клеток и развития высших животных и болезней. [3]
Биовдохновение — это прочно устоявшаяся стратегия в области химии , но это не общепринятый подход. В частности, это исследование все еще развивает свои научные и технологические системы на академическом и промышленном уровнях. В последние годы также рассматривается возможность разработки композитов для аэрокосмических и военных приложений. [4]
Эта область появилась в 1980-х годах, но в 2010-х годах многие природные явления не были изучены. [3] [5]
Биовдохновленные исследования — это форма изучения, которая черпает вдохновение из мира природы. В отличие от традиционных химических исследований, они не вникают в микроскопические детали молекул. Вместо этого они фокусируются на понимании функций и поведения живых организмов. Наблюдая за решениями природы, исследователи могут находить инновационные идеи для технологий и решения проблем.
Существуют различные виды организмов и множество различных стратегий, которые оказались успешными в биологии при решении некоторых функциональных проблем. Некоторые виды высокоуровневых биофункций могут показаться простыми, но они поддерживаются многими слоями базовых структур, процессов, молекул и их сложным взаимодействием. Нет никаких шансов исчерпать явления для био-вдохновленных исследований.
Часто био-вдохновленные исследования чего-либо могут быть намного проще, чем точное воспроизведение источника вдохновения. Например, исследователям не обязательно знать, как летает птица, чтобы сделать самолет.
Биовдохновение возвращается к наблюдению за природой как к источнику вдохновения для решения проблем и делает его частью великой традиции. Простота многих решений возникает из био-вдохновленной стратегии в сочетании с тем фактом, что различные географические и культурные регионы имеют разные типы контактов с животными, рыбами, растениями, птицами и даже микроорганизмами. Это означает, что различные регионы будут иметь внутренние преимущества в областях, в которых их природный ландшафт богат. Таким образом, био-вдохновленное исследование является транскультурной областью.
В настоящее время существует множество технических приложений, которые являются биоинспирированными. Однако этот термин не следует путать с биомимикрией . Например, самолет в целом вдохновлен птицами. Кончики крыльев самолета являются биомиметическими, поскольку их изначальная функция минимизации турбулентности и, следовательно, потребность в меньшем количестве энергии для полета не изменены и не улучшены по сравнению с оригиналом природы. Методы нано-3D-печати также являются одним из новых методов биоинспирации. Растения и животные обладают особыми свойствами, которые часто связаны с их составом нано- и микроповерхностных структур. Например, были проведены исследования для имитации супергидрофобности листьев Salvinia molesta , липкости пальцев геккона на скользких поверхностях и антенн моли , которые вдохновляют новые подходы к обнаружению утечек химикатов, наркотиков и взрывчатых веществ. [6] Кроме того, исследования предложили поверхность роговицы данио-рерио в качестве источника вдохновения для создания поверхностей, препятствующих биологическому обрастанию. [7]
<https://www.researchgate.net/publication/330246880_Biomimicry_Exploring_Research_Challenges_Gaps_and_Tools_Proceedings_of_ICoRD_2019_Volume_1/>
.jpg/1280px-A_wing_tip_of_an_airplane_(40118125441).jpg)