Biomimetismo: ¿Cómo la naturaleza inspira la tecnología?

Biomimetismo: ¿Cómo la naturaleza inspira la tecnología?

La tecnología humana a menudo se inspira en la naturaleza. Este acto de copiar la naturaleza se llama biomimetismo. El material de los bañadores de los deportistas se ha inspirado en la piel de tiburón, el tejido transpirable se ha inspirado en los estomas de las plantas y el diseño de los aerogeneradores se ha inspirado en las aletas de ballena.

La naturaleza es perfectamente imperfecta y está en constante evolución y adaptación. Las partes que son beneficiosas permanecen, mientras que las partes que no lo son serán descartadas o adaptadas a las condiciones cambiantes del planeta. La naturaleza, a través de retoques constantes, ha encontrado algunas soluciones de diseño verdaderamente únicas, desde la trompa de un elefante hasta la naturaleza espinosa de un cactus. Incluso los hormigueros están diseñados de tal manera que permiten que el aire fresco entre y salga, proporcionando un hogar cómodo para las hormigas.

Por lo tanto, los diseñadores e ingenieros más inteligentes del mundo han basado muchas de nuestras tecnologías creadas por el hombre en los diseños de la naturaleza. Lo crea o no, existe todo un campo de la biología que se ocupa de imitar las estrategias que se encuentran en la naturaleza para inventar y desarrollar tecnología. Esta especialización se conoce como biomimetismo, que literalmente significa “la imitación de la vida”.

Juntos, aprendamos algunos consejos que la humanidad ha aprendido de las elegantes soluciones de la naturaleza.

Turbinas eólicas y aletas de ballena

La ballena jorobada es una criatura increíblemente grande y magnífica. Para algo del tamaño de un autobús escolar, que pesa alrededor de 40 toneladas, nada notablemente bien. La agilidad y precisión con la que atraviesa el agua es simplemente una ingeniería genial. Su capacidad para hacer esto se debe principalmente a los tubérculos con baches en sus aletas.

Ballena jorobada salta fuera del agua (GUDKOV ANDREY) S

Una ballena jorobada con tubérculos desiguales visibles en sus aletas. (Crédito de la foto: GUDKOV ANDREY / Shutterstock)

Los tubérculos permiten a la ballena atravesar el agua con velocidad y gracia al reducir el arrastre y la resistencia que siente la ballena mientras nada por el océano. Estos tubérculos han inspirado el diseño de aviones, molinos de viento y submarinos más estables. Curiosamente, el Dr. Frank Fish descubrió estas proyecciones y sus efectos beneficiosos. Más tarde fundó una empresa llamada Whalepower, que producía palas de turbinas eólicas más eficientes que presentaban proyecciones similares.

Tejidos y estomas transpirables para ropa deportiva

Mientras hago ejercicio, me gusta usar ropa deportiva, de material transpirable que no retiene el sudor. Stomatex®, una empresa que diseña este tipo de ropa deportiva, desarrolló un material fascinante que tiene poros que se asemejan a los estomas de las plantas. Al igual que los estomas de las plantas son responsables del intercambio de gases en las plantas, los poros de la tela permiten una mejor ventilación, lo que hace que la tela sea más transpirable.

Diagrama que muestra los estomas esquemáticos en la ilustración de la hoja (BlueRingMedia) S

Los estomas se encuentran en las capas superiores de las hojas y los tallos de las plantas. (Crédito de la foto: BlueRingMedia / Shutterstock)

Las moléculas de vapor atrapadas que surgen cuando nuestro sudor se seca pueden escapar a través de los poros, dejando espacio para que entre aire más frío y seco. Esta tecnología permite que nuestra piel se mantenga libre de transpiración y mantiene una temperatura cutánea más agradable durante largos períodos de tiempo.

Una imagen de cerca de los poros Stomatex

Una imagen de cerca de los poros de Stomatex. (Crédito de la foto: mdpi.com)

Esta no es la primera instancia en la que la naturaleza ha estado involucrada en nuestra moda. Un traje de baño llamado traje Fastskin de Speedo tiene estructuras en forma de escamas que los tiburones poseen en su piel. Estas estructuras en forma de escamas ayudan a reducir la fricción al nadar y ayudan a imitar la hidrodinámica del movimiento de un tiburón. Sin embargo, ¡un problema con este traje es que es muy ajustado! Un nadador tarda unos 20 minutos en ponérselo y debe cortárselo para quitárselo.

Velcro®, un cierre común para ropa y carteras, consta de dos tiras delgadas de láminas de plástico. Una sábana tiene pequeños ganchos y la otra tiene pequeños aros. George de Mestral, el inventor de Velcro, se inspiró para diseñar este material después de notar cómo las semillas de las plantas podían engancharse de forma segura al pelaje de un perro.

El martín pescador y el tren bala

Los trenes bala japoneses son famosos por su velocidad e ingenio, pero no empezaron así. Desafortunadamente, el diseño original del tren creó un estruendo ensordecedor cuando pasó a una asombrosa velocidad de 300 km / h, lo que perturbó a los residentes y la vida silvestre de los alrededores.

La solución vino de un lugar inesperado: el pico del martín pescador. Uno de los ingenieros del tren, un ávido observador de aves, vio a un martín pescador sumergirse en el agua, creando una pequeña salpicadura mientras lo hacía. Pudo hacer esto debido a su gran cabeza y su pico estrecho. Inspirados por la forma aerodinámica del pico del pájaro, los ingenieros decidieron aplicarlo al diseño del tren. El frente puntiagudo del tren bala permite que el tren vaya extremadamente rápido (300 km / h) con una mínima resistencia al aire y, por lo tanto, no genera ruido.

Kingfisher y moderno tren de alta velocidad con desenfoque de movimiento

El extremo puntiagudo del tren bala se copia de la estructura del pico del pájaro martín pescador (Crédito de la foto: HTU / gui jun peng / Shutterstock)

Los pies pegajosos de los geckos

Existe una técnica de diseño de productos conocida como enfoque de biología al diseño. Comienza por identificar un problema tecnológico y luego busca para ver cómo la naturaleza lo ha resuelto. Una vez que los científicos descubren el secreto de la solución de la naturaleza, intentan replicarlo artificialmente. Los robots espaciales de la NASA son un ejemplo perfecto de esto.

La NASA desarrolló robots que tienen cierto material en sus pequeños pies con pelos diminutos que les ayudan a adherirse a una superficie. Este material permite que los robots se adhieran a la nave espacial mientras realizan reparaciones en el espacio exterior.

Esta invención surgió al observar la forma en que los geckos caminan por las paredes, desafiando la gravedad. Los geckos tienden a adherirse a las superficies sobre las que caminan con la ayuda de almohadillas adhesivas similares para los dedos.

Manos adhesivas de un reptil gecko desde abajo (Papa Bravo) s

Las extremidades adhesivas de un gecko le permiten caminar suavemente por las paredes. (Crédito de la foto: Papa Bravo / Shutterstock)

La probóscide de los mosquitos inspiró el diseño de las agujas.

¡Los mosquitos son los peores! Estos chupasangres que causan enfermedades clavan su trompa suavemente en nuestra piel para succionar nuestra sangre, ¡a menudo incluso antes de que nos demos cuenta de que está sucediendo! Una probóscide es un apéndice afilado en forma de aguja en el mosquito que se usa para perforar la piel. Rara vez sentimos que un mosquito nos “pica”, que es la parte ingeniosa. La probóscide tiene dos partes dentadas, conocidas como maxilares, que facilitan que el mosquito la inserte dentro de la piel del huésped.

Primer plano de un mosquito chupando sangre y jeringa médica con gota de solución de inyección

El maxilar irregular facilita la perforación de la piel. (Crédito de la foto: Surapol USanakul & r.classen / Shutterstock)

Un estudio demostró el uso de una aguja de inyección especialmente diseñada que era similar a la trompa de un mosquito. La aguja es una combinación de algunas microagujas que son dentadas como los maxilares, lo que mejora la facilidad de inserción. Estas agujas menos dolorosas y menos invasivas pueden usarse para la administración de medicamentos o en lancetas que usan los diabéticos de manera regular.

Una palabra final

La biomimetismo es increíblemente útil, ya que nos permite aprender de los 3.800 millones de años de experiencia de la naturaleza en soluciones de diseño experto. Todo lo que diseña la naturaleza proporciona los máximos beneficios con el mínimo esfuerzo y recursos.

Sin embargo, es importante entender que la naturaleza es paciente y no forzó estos resultados. Si la humanidad pudiera encontrar más formas de copiar las acciones de la naturaleza, no tendríamos escasez de recursos ni problemas de contaminación. Por ejemplo, considere la cantidad de esfuerzo que se requiere para fabricar polinizadores artificiales (abejas robóticas), ¡pero aún no son tan buenos como las abejas reales!

Según la practicante de biomimetismo Denise DeLuca, la gente debería ver la naturaleza como una fuente de inspiración, en lugar de una fuente de materias primas.

En mi opinión, lo más importante para los diseñadores e ingenieros de productos debería ser la forma en que la naturaleza diseña soluciones sostenibles ecológicas. Puede que la madre naturaleza no sea perfecta, pero sí encuentra formas ingeniosas y hermosas para que la vida continúe sin explotación, desperdicio de recursos o subproductos contaminantes.

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