بیونیک؛ سرچشمه فناوری در طبیعت

پدر

انسان همواره به جهان زنده پیرامون خود نگریسته و در فن‌آوری از آن الهام گرفته است. به جرأت می‌توان لئوناردو داوینچی را پدر "بیونیک" دانست؛ چرا که پرواز پرندگان الهام‌بخش طرح‌های ماشین‌های پرنده او بوده است. واژه "بیونیک" نخستین بار در سال ۱۹۶۰ میلادی توسط جک ای.استیل (Jack E. Steele) آمریکایی در یک کنفرانس جهانی به کار برده شد. تعریف وی از بیونیک بسیار ساده بود: بیونیک علم به کارگیری سیستم‌های زنده‌ی طبیعت برای حل مسائل فنی است.

همچون عقاب

عقاب الهام‌بخش دانشمندان در ساخت هواگردهایی با مصرف انرژی پایین است. چرا که عقاب بال‌های خود را به گونه‌ای می‌گشاید که بدون مصرف نیروی فراوان در میان هوا نوسان کند. گرایش بال به سرازیری در حین حرکت، تاثیر مثبتی بر نیروی شناوری دارد.

نماد پاکی

نیلوفر آبی در بخش وسیعی از آسیا سمبل پاکی است. برگ‌های این گیاه شناور، دارای برجستگی‌‌هایی از موم طبیعی است که گرد و خاک و کثیفی را دفع می‌کنند. در طبیعت گیاهان و حشرات دیگری نیز وجود دارند که بدن آنان دارای این خاصیت تمیزکننده طبیعی است.

بیش از بیست سال است که این خاصیت نیلوفر آبی در فن‌آوری به کار گرفته می‌شود. نمونه‌های آن پارچه، پلاستیک، ظروف و آجرهای سقف هستند که آشغال را به خود جذب نمی‌کنند. در حال حاضر متخصصان با تکیه بر این خاصیت، از این مواد در ساخت هواپیماها بهره می‌برند، تا سطح بدنه آنان در زمستان یخ نزند.

بدن کوسه پوشیده از دندان‌های ریزی است که روی پوست او درآمده‌اند. نقش این "فلس‌ها" جهت دادن به حرکت آب و کاستن از سطح اصصکاک است. بیهوده نیست که این شکارچیان ماهر با صرف اندکی انرژی، با سرعت بالا زیر آب در حرکت هستند.

لباس کوسه‌ای

بیش از ده سال است که تولیدکنندگان لباس‌های ورزشی مایوهایی از جنس پوسته‌ی کوسه ابداع کرده‌اند. برای اولین بار از این مایوهای ورزشی در بازی‌های المپیک سال ۲۰۰۰ استفاده شد. جالب است که کلیه‌ی‌ برندگان این مسابقات این نوع مایوهای جدید را بر تن داشتند.

زنبور عسل؛ ریاضیدان طبیعت

کندوی عسل نمونه‌ی بارزی از استحکام و صرفه‌جویی در مصالح است. در عین حال ساختار کندو به گونه‌ای است که بیشترین فضای ممکن برای جمع‌آوری شیره را دارا می‌باشد. محاسبات ریاضی‌دانان نشان داده است که شش ضلعی مناسبترین شکل هندسی برای دستیابی به خواص فوق است.

ساختار کندوی عسل

یافته‌های انسان از دیرباز حکایت از به کارگیری پدیده‌های طبیعی داشته است. امروزه ساختار کندوی عسل الگوی آجرهای کم وزن و در عین حال بااستحکام است. همچنین بافتی مشابه شانه‌ی عسل در ساخت لاستیک‌های مخصوص زمستان و یا تخته اسنوبورد به کار گرفته می‌شود.

 
کشفی حیرت‌انگیز 

یک مهندس سوئیسی به نام ژرژ دو مسترال (Georges de Mestral) در گردش‌های روزانه خود همراه با سگش کشف بسیار جالبی کرد. وی روزی گیاهی از تیره‌ی گل‌ستاره‌ای‌ به نام بابا آدم یا فیلگوش را که مرتب به پوست سگ او می‌چسبید را زیر ذره‌بین تماشا کرد. بافت این گیاه قادر به درهم آمیختن و چسباندن مواد مختلف است.

تحولی در صنعت پارچه بافی

در سال ۱۹۵۱ میلادی ژرژ دو مسترال کشف خود را به ثبت رساند و با استفاده از آن اولین قماش را با خاصیت خودچسبندگی‌ تولید کرد، که به زبان آلمانی Klettverschluss خوانده می‌شود.

حرکت عروس دریایی

بیش از ۵۰۰ سال است که عروس دریایی در اعماق متوسط اقیانوس‌ها یافت می‌شود. عروس دریایی در آب شناور است و به وسیله خارج کردن آب از پشت خود و با حرکت کششی ناشی از آن به سمت جلو حرکت می‌کند. سرعت عروس دریایی ده کیلومتر در ساعت است.

روبات عروس دریایی

مرکز تحقیقات بیونیک شرکت آلمانی (Festo) دستاوردهای زیادی در ساخت روبات (افزارهای خودکار) براساس الگوهای طبیعی به دست آورده است. از جمله آنان ساخت روبات عروس دریایی است که مطابق روش حرکتی این جانور چه در هوا و چه در دریا حرکت می‌کند. در آینده‌ی نزدیک با استفاده از این تکنولوژی میتوان برای طراحی سنسورهای شناور بسیار ظریف دریایی استفاده کرد.

خرطوم فیل

خرطوم فیل در زندگی این جانور نقش اساسی دارد؛ چرا که حس لامسه‌ی فیل در خرطوم آن است. علاوه بر این فیل از خرطوم به عنوان دست استفاده می‌کند و با آن غذا و آب را در دهان خود می‌گذارد.

خرطوم بیونیک

خرطوم فیل در زندگی این جانور نقش اساسی دارد؛ چرا که حس لامسه‌ی فیل در خرطوم آن است. علاوه بر این فیل از خرطوم به عنوان دست استفاده می‌کند و با آن غذا و آب را در دهان خود می‌گذارد.

صحرانورد

این عنکبوت که زیر شن‌های صحرایی زندگی می‌کند تا صدها سال ناشناس بود، تا آنکه پرفسور آلمانی اینگو رشنبرگ (Ingo Rechenberg) روش حرکت این حشره را کشف کرد و به آن "عنکبوت دوچرخه‌سوار" نام داد. هر گاه که این حشره احساس خطر کند چرخ و پشتک می‌زند و به این ترتیب با سرعتی برق‌آسا فرار می‌کند و خود را نجات می‌دهد.

سیار معلق‌زن

پروفسور رشنبرگ "عنکبوت دوچرخه‌سوار" را مدل قرار داد و از روی آن یک خودروی پشتک‌زن را ساخت. این خودرو می‌تواند در سفرهای اکتشافی در فضا جانشین خودروهای چرخ‌دار شود. اولین نمونه‌ی آزمایشی "ماشین معلق‌زن" اکنون آماده است.

گل قاصدک

تخم گل قاصدک ریشه‌هایی دارد که مقاومت آن را در مقابل فشار هوا افزایش می‌دهد. به همین دلیل گل قاصدک در هوا معلق می‌ماند و به آهستگی بر زمین می‌نشیند.

چتربازی

پرواز با چتر از ارتفاع ۱۰۰۰ تا ۴۵۰۰ متر صورت می‌گیرد. سرعت سقوط تا زمانی که چتر باز نشده باشد، حتی به ۲۰۰ کیلومتر درساعت نیز می‌رسد. ولی پس از باز شدن چتر سرعت پرواز به پنج متر در یک دقیقه کاهش می‌یابد. انگاری که چترباز چون گل قاصدک میان زمین و آسمان معلق است.

محکم‌تر از فولاد

گرچه تار عنکبوت نازکتر از موی انسان است، ولی درجه مقاومت آن چندین برابر فولاد است. این تار آنچنان محکم است که می‌توان از آن یک توری ساخت و جلوی حرکت یک هواپیما را گرفت.

کاربرد تار عنکبوت

به دلیل محکمی، سبکی و در عین حال انعطاف‌پذیری تار عنکبوت، در پزشکی و صنعت کابردهای زیادی دارد. از جمله می‌توان از آن برای تهیهٔ نخ جراحی و یا تولید پارچه و کاغذهای مقاوم استفاده کرد.
گرچه در ابتدا بیونیک بیشتر به بررسی ماشین‌هایی می‌پرداخت که براساس سیستم‌های زنده طراحی شده بودند، ولی هم اکنون بیونیک تبدیل به هنر به کارگیری دانش سیستم‌های زنده در حل مسائل فنی پیچیده شده است.