بیونیک

طبیعت در طول تاریخ نشان داده است که منبع غنی الهام برای طراحی محصول است. بیونیک یک حوزه‌ی بین رشته ای است که به ساختارها، روش‌ها و فرآیندهای موجود در سیستم‌های بیولوژیکی می‌پردازد. طراحی بیونیک فرآیند طراحی را با ترکیب جنبه‌های فرم و اصول عملکردی فراهم می کند. طراحی بیونیک می‌تواند به عنوان پلی بین طراحی و سایر علوم مرتبط عمل کند و بنابراین نقش برجسته‌ای در توسعه حوزه طراحی محصول ایفا می کند.

بیونیک و طراحی بیونیک علمی است که با الهام یابی فنی از ساختمان‌ها ، رفتارها و ارتباطات گوناگون عالم جانداران می‌پردازد. بیونیک در لغت به معنی “زیست شناختی” یا “به کارگیری اندام‌های ساختگی طبیعی” آمده است و نخستین بار در دهه ۱۹۵۰ میلادی، توسط دانشمند آمریکایی به نام جک .ای.استیل در سال ۱۹۵۹ به کار برده شد. وی بایونیک را علم سیستم هایی که شالوده و پایه تمامی سیستم های زنده است می دانست. معمولا بایونیک برخلاف تصور عامه، تنها کاربرد الگوهای زیستی در فناوری های جدید نیست، بلکه محققان در این رشته سعی می کنند کارکردهای طبیعی مورد نظر را تکمیل کنند و به کار بگیرند. الگوبرداری هوشیارانه نمونه ها و مکانیزم ها از ارگانیزم های طبیعی، یک بخش از بیونیک است که در آن طبیعت به عنوان یک پایگاه داده از راه حل هایی که کارایی آنها تایید شده است، مورد استفاده قرار می گیرد. در این رشته گاهی برخی الگوهای خاص طبیعی به عنوان منابع داده ای مورد استفاده قرار می گیرند اما این بخشی از کل روندی است که این علم در حال حاضر دنبال می کند.

رویکردهای بررسی منابع مختلف دانش بیونیک متفاوت است. این‌ها از خلاقیت شهودی شروع می شود تا جستجوی سیستماتیک، از جستجوی رسمی تا راه حل های قیاسی. مشاهده پدیده های طبیعی می تواند روشی مفید برای ایجاد ایده های جدید و برانگیختن خلاقیت باشد. بیونیک مبتنی بر توانایی طراح برای مشاهده است، زیرا نه تنها به طراحی یک شکل طبیعی توجه می‌کند، بلکه ویژگی‌های مکانیکی و مورفولوژیکی آن را نیز در نظر می گیرد. اینها در سیستم‌های بیولوژیکی معمول هستند، جایی که تحقق محصولات باید مواد و ساختارهای جدیدی را در نظر بگیرد که هم از نظر اقتصادی سودمند و هم سازگار با محیط زیست هستند.

آنجا که فناوری از طبیعت الهام می گیرد (نمونه‌هایی از طراحی بیونیک)

کرم خاکی = ماشین آلات حفر تونل

ماشین آلات حفر تونل، یک کپی مکانیکی از کرم های خاکی محسوب می شوند. همانند کرم خاکی، ماشین آلات حفر تونل برای خوردن خاک و خروج آن از سمت دیگر دستگاه طراحی شده است. چه کرم خاکی و چه ماشین حفر تونل به طور مداوم در زیر خاک رو به جلو حرکت کرده و تونلی پشت سر خود به جا می گذارند.

ماهی جعبه ای = خودرو بیونیک

در دنیای طراحی خودرو، آیرودینامیک، ایمنی، میزان فضای داخلی و دوستدار محیط زیست بودن از جمله موارد کلیدی به شمار می روند. در جستجوی روشی برای تولید خودرو که تمامی این موارد را شامل شود، مهندسان مرسدس بنز ماهی جعبه ای را مد نظر قرار دادند. تکامل ماهی جعبه ای از نظر شکل و رفتار، آن را به جانداری کارآمد در آب مبدل کرده است. خودرو بیونیک که حاصل چنین تجربه ای است به واسطه ساختار سبک وزن و آیرودینامیک فوق العاده خود مورد تحسین قرار گرفت.

نهنگ گوژپشت = تیغه توربین پیشرفته

وزن نهنگ گوژپشت می تواند به 45 تن نیز بالغ شود؛ اما با چنین وزنی، می تواند به خوبی در آب شنا کند. بخشی از این شنای کارآمد مدیون برآمدگی های روی باله های کناری این حیوان است. با الهام از این برآمدگی ها، مهندسان اقدام به طراحی تیغه های توربین بادی و بالگرد کرده و دریافتند از این طریق می توانند تولید نیرو را افزایش داده و به طور همزمان کشش و سر و صدا را کاهش دهند.

حباب صابون = استادیوم واتر کیوب پکن

طراحی منحصر به فرد استادیوم شنا واتر کیوب در شهر پکن، چین با الهام از حباب های صابون معمولی صورت گرفته است. این طراحی و شکل استادیوم برای پخش نور بسیار کارآمد، پایدار و عالی عمل می کند.

کرم شب تاب = LED قدرتمند

کرم های شب تاب جانداران بسیار کوچکی هستند؛ اما نور قدرتمندی از خود منتشر می کنند. راز این نور قدرتمند در آناتومی بدن آنها نهفته است. فلس های دندانه دار روی شکم کرم شب تاب به تقویت نور کمک می کنند. دانشمندان از این ویژگی در ساخت چراغ LED استفاده کرده و به افزایش 55 درصدی روشنایی دست یافته اند.

مرغ ماهیخوار = قطار بولت

طراحی قطارهای بولت اولیه دارای یک اثر جانبی دردسرساز بود: هر زمان که قطار از یک تونل خارج می شد صدایی بسیار بلند ایجاد شده و مسافران اغلب فشار قابل توجهی را احساس می کردند. "ایجی ناکاتسو"، مهندس و دوستدار پرندگان، متوجه شد طراحی دماغه قطار نیازمند اصلاح بوده تا هوا را هر چه بهتر بشکافد. نوک چاقومانند مرغ ماهیخوار که به وی اجازه شیرجه در آب از ارتفاع بدون ایجاد موج قابل توجه را می دهد مورد توجه ناکاتسو قرار گرفت. در حال حاضر، قطارهای بولت دارای دماغه هایی بلند و منقار مانند هستند که اجازه خروج کم سر و صداتر از تونل ها را می دهند.

چشم لابستر = تفنگ پرتو ایکس

لابسترها در کف اقیانوس زندگی می کنند و برای سهولت حرکت در آب های کدر به یک نوع کره چشم پرتو اکس مجهز شده اند. با کپی برداری از این ویژگی منحصر به فرد، دانشمندان یک دستگاه تصویربرداری پرتو اکس دستی ساخته اند که می تواند آن سوی دیواری فولادی به ضخامت سه اینچ را نمایان کند.

پنجه گربه = پونز محافظ دار

گربه ها دارای پنجه هایی مخفی شونده هستند. "توشی فوکویا"، طراح ژاپنی، با الهام از این توانایی پونزهای محافظ دار را تولید کرده است. این پونزها از یک پوشش سیلیکونی شفاف سود می برند.

صدف حلزون = خانه خود خنک شونده

حلزون ها خانه خود را روی پشتشان حمل می کنند . حتی در بیابان، صدف حلزون می تواند این حیوان را مرطوب و خنک نگه دارد. "الناز امیری"، "حسام عندلیب"، "رزا عطارد" و "محمد امین محمدی" دانشجویان دانشگاه هنر اصفهان با الهام از صدف حلزون خانه ای خود خنک شونده طراحی کرده اند که می تواند از ساکنان خود در مناطق گرم بدون صرف مقدار زیاد انرژی محافظت کند.

خرطوم فیل = بازوی رباتیک

فیل می تواند خرطوم خود را در هر جهتی حرکت داده تا به آن چه می خواهد حتی یک بادام زمینی کوچک دسترسی داشته باشد. مهندسان مرکز فستو با الهام از خرطوم فیل بازویی رباتیک طراحی کرده اند که قابلیت تغییر اندازه با فشار هوا را داشته و در نوک آن چهار انگشت به کار گرفته شده اند که زبردستی شگفت انگیزی به این بازو می بخشند.

بال نوعی پروانه = پارچه مورفوتکس

الیاف مورفوتکس که در اینجا مشاهده می کنید از بال‌های آبی جذاب پروانه‌های مورفو الهام گرفته شده است. ظاهراً بال‌های این پروانه‌ها از لایه‌های زیادی پروتئین ساخته شده‌اند که نور را به روش‌های مختلف می‌شکند. رنگ‌های زنده در این الیاف بدون استفاده از رنگ‌ها یا رنگدانه‌ها به‌وجود می‌آیند.

برگ نیلوفر آبی = پوشش لوتوس

سطح پیچیده حشرات با بالهای بزرگ مانند پروانه‌ها و گیاهانی مانند نیلوفر آبی به لطف توپوگرافی سطحی پیچیده و نحوه تعامل آن با فیزیک مولکول‌های آب، عاری از خاک باقی می‌ماند. سطح آبگریز اجازه می دهد تا همیشه تمیز بماند. این پوشش از اصول ریز ساختار برای تمیز شدن خودکار پس از بارش باران استفاده می کند.

گل لیلی = قطعه مخلوط مایع

‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌

حیوانات عجیب و ترسناک، طرح های ترسناکی را نیز تداعی می کنند؛ مانند وبکم فیلیپس طراحی استودیو طراحی محصول فلین. تلاقی فرم عنکبوت و اختاپوس (شاید حتی یک هیولا) در این محصول دیده می شود. در این محصول، پاها کمک می کنند تا بتوان دوربین را در محل مورد نظر مستقر کرد.

این شناور بادکنکی الهام گرفته از سفره ماهی است. یک شناور هیبریدی کنترل از راه دور، با بالون پر از هلیوم و محرک بال کوبنده.

در اینجا مجموعه ای از پنگوئن های بیونیک وجود دارد که درواقع وسایل نقلیه زیر آبی مستقلی هستند که میتوانند در دریاها حرکت کرده و الگوهای رفتاری متمایز و متغیر در عملیات گروهی را ایجاد کنند.

این وسیله الهام گرفته از باله ماهی، یک کمک برای شناگران است. این وسیله از سیلیکون پوشیده شده با فیبر کربن با یک صفحه تیتانیوم ساخته شده است. این سیستم در زمان نزول، همان قدرتی را به شناگر می دهد که او را به سمت بالا هدایت و کمک میکند.