Jutaan tahun evolusi telah membentuk dunia di sekitar kita dan menciptakan banyak hal luar biasa. Biomimikri adalah saat kita mengamati suatu sifat di alam dan menyalinnya atau sebagian darinya untuk teknologi dan desain manusia. Ada banyak contoh biomimikri yang sangat baik dalam tindakan.
Biomimikri menyangkut banyak sektor aktivitas manusia. Mulai dari kedokteran hingga penelitian, industri, ekonomi, arsitektur, tata kota, pertanian, dan manajemen. Daftar ini tidak lengkap karena bio-mimikri, di atas segalanya, adalah pertanyaan tentang bagaimana kita mendekati bidang keahlian ini. Oleh karena itu, mungkin berlaku kurang lebih langsung ke semua sektor.
Konsep biomimikri didasarkan pada ide kunci: alam selalu beroperasi berdasarkan prinsip ekonomi dan efisiensi tanpa menghasilkan limbah. Ingat ucapan Lavoir, “tidak ada yang hilang, tidak ada yang diciptakan, semuanya diubah”? Itulah idenya. Terlepas dari bidang penerapannya, filosofi biomimikri merupakan bagian dari strategi global pembangunan yang bertanggung jawab dan berkelanjutan yang bertujuan untuk menyeimbangkan cara penggunaan sumber daya planet ini.
Apa itu Biomimikri?
Biomimikri, (sesuai namanya, adalah tiruan dari makhluk hidup) bertujuan untuk mengambil inspirasi dari seleksi alam dan solusi yang diadopsi oleh alam dan menerjemahkan prinsip-prinsip tersebut ke rekayasa manusia. Ini adalah metode untuk menciptakan solusi terhadap tantangan manusia dengan meniru desain dan ide yang ditemukan di alam. Ini digunakan di mana-mana: di gedung, kendaraan, dan bahkan material.
Biomimikri sebagai sebuah pendekatan adalah perjalanan indah ke dalam apa yang dapat kita pelajari dari alam, dan dalam prosesnya, kita memperkuat hubungan dan hubungan kita dengan alam. Ini adalah elemen penting untuk menciptakan dunia yang lebih berkelanjutan, lebih sehat, dan adil bagi semua manusia dan semua spesies. Jadi kami pikir akan menyenangkan mengumpulkan beberapa contoh yang paling penting.
10 Contoh Luar Biasa Biomimikri untuk Anak-Anak dan Cendekiawan
Biomimikri, seperti yang dinyatakan, mencari inspirasi dari alam dan sistem alami, menggunakan strategi yang diilhami alam untuk meningkatkan desain. Melalui adaptasi dan evolusi, karakter tersebut menghabiskan jutaan tahun untuk mengutak-atik jalan keluar dari masalah, berakhir dengan beberapa inovasi yang membingungkan. Inefisiensi tidak bertahan sendirian, dan insinyur serta perancang manusia sering mencari solusi untuk masalah modern di sana.
Berikut adalah beberapa contoh biomimikri yang sangat keren dalam sains, teknik, dan inovasi yang dipengaruhi oleh desain yang terinspirasi dari alam untuk anak-anak dan cendekiawan.
- Meniru kulit ikan hiu untuk Baju Renang
- Kereta peluru terinspirasi oleh burung Kingfisher (Seperti yang ada di Disney)
- Turbin angin dimodelkan setelah Paus Bungkuk
- Kumbang dan botol air isi sendiri
- Menyerap kaget seperti burung pelatuk
- Kamuflase Cephalopoda
- Sistem ventilasi terinspirasi oleh rayap
- Jet Terinspirasi Burung
- Duri dan Velcro
- Sayap kupu-kupu dan energi surya
1. Sharkskin meniru Baju Renang
Hiu adalah salah satu predator terbesar di lautan. Sementara hiu terkenal dengan indra penciumannya yang tajam dan gigi yang beregenerasi dengan cepat, penelitian baru mungkin menunjuk pada kulit spesies sebagai aset ceruk yang paling evolusioner.
Sharkskin ditutupi dengan sisik tumpang tindih yang tak terhitung jumlahnya yang dikenal sebagai "dentikel dermal." Saat bergerak, dentikel dermal ini menciptakan zona bertekanan rendah. Pusaran terdepan ini pada dasarnya "menarik" hiu ke depan dan juga membantu mengurangi hambatan. Tak perlu dikatakan, ada banyak aplikasi untuk desain seperti itu.
Para ilmuwan telah mereplikasi dentikel dermal pada pakaian renang (yang sekarang dilarang dalam kompetisi besar) dan bagian bawah perahu. Pakaian renang yang terinspirasi dari kulit hiu mendapat banyak perhatian media selama Olimpiade Musim Panas 2008 ketika sorotan tertuju pada Michael Phelps.
Speedo terkenal memasukkan kulit ikan hiu biomimetik ke dalam rangkaian pakaian renang untuk Olimpiade 2008. Menurut Smithsonian, 98 persen medali di Olimpiade 2008 diraih oleh perenang yang mengenakan pakaian renang kulit ikan hiu. Sejak itu, teknologi dilarang dari kompetisi Olimpiade.
Demikian pula, sementara banyak spesies akuatik diketahui menjadi inang bagi spesies laut lain di tubuh mereka (seperti teritip), hiu tetap relatif "bersih," bisa dikatakan demikian. Dentikel dermal mikroskopis ini juga membantu hiu menangkis mikroorganisme seperti alga dan teritip. Angkatan Laut Amerika Serikat kemudian mengembangkan material, yang dikenal sebagai Sharklet, berdasarkan pola kulit ini untuk membantu menghambat pertumbuhan biota laut di kapal.
2. Kereta Peluru terinspirasi oleh burung Kingfisher (Seperti yang ada di Disney)
Burung Kingfisher memiliki paruh khusus yang memungkinkan mereka menyelam ke dalam air untuk berburu sambil membuat sedikit cipratan air. Memanfaatkan hidung baru ini, kereta seri 500 generasi berikutnya 10 persen lebih cepat, mengonsumsi listrik 15 persen lebih sedikit, dan yang terpenting, tidak ada lagi "boom".
Ketika para insinyur Jepang mengambil tugas yang menakutkan untuk meningkatkan kereta peluru berkecepatan tinggi mereka, desain mereka mengalami satu halangan yang tidak menguntungkan. Masalahnya bukanlah membuat kereta ini mencapai kecepatan yang diinginkan, melainkan kebisingan yang sangat besar yang diciptakan oleh perpindahan udara di depan kereta. Saat kereta memasuki terowongan, kendaraan sering mengeluarkan gelombang kejut keras yang dikenal sebagai "ledakan terowongan".
Kekuatan gelombang kejut bahkan menyebabkan kerusakan struktural pada beberapa terowongan. Untuk meminimalkan ledakan ini, para insinyur Jepang menirukan paruh burung Kingfisher yang menyebabkan percikan minimal saat memasuki perairan. Menciptakan bentuk hidung baru ini, kereta menjadi 10 persen lebih cepat, mengonsumsi listrik 15 persen lebih sedikit, dan yang terpenting, tidak ada lagi "booming".
Jenis proses inovatif ini disebut fotosintesis buatan, di mana daun bionik menciptakan bahan bakar hidrogen dari sinar matahari. Hal ini diharapkan menjadi terobosan energi global potensial dengan pemisahan air menggunakan listrik dari matahari.
Tidak ada emisi yang dihasilkan dari jenis bahan bakar terbarukan ini.
3. Turbin Angin dimodelkan setelah Paus Bungkuk
Paus bungkuk, misalnya, menggunakan sirip tuberkulum yang bergelombang untuk penggerak, yang tampaknya agak berlawanan dengan intuisi. Paus ini memengaruhi model baru turbin angin.
Paus, yang dikenal sebagai ikan terbesar di dunia, telah lama berenang di lautan, dan evolusi telah membentuk mereka menjadi bentuk kehidupan yang sangat efisien. Mereka bisa menyelam ratusan kaki di bawah permukaan dan tinggal di sana selama berjam-jam. Mereka mempertahankan ukurannya yang besar dengan memakan hewan yang lebih kecil dari yang bisa dilihat mata, dan mereka menggerakkan gerakan mereka dengan sirip dan ekor yang sangat efisien. Ini dimungkinkan karena kehadiran bungkuknya.
Bubungan di sirip depan paus bungkuk, yang disebut tuberkel, memengaruhi aliran air di atas sirip. Ini menciptakan aliran aerodinamis dalam air. Tuberkel memungkinkan mereka berenang dengan kecepatan tinggi meskipun ukurannya besar.
Banyak dari desain aerodinamis modern kita mengandalkan prinsip yang agak mendasar. Untuk mendapatkan daya angkat yang optimal dan tarikan yang minimal, tepi yang ramping dan garis yang bersih adalah kuncinya. Namun, di seluruh kerajaan hewan, banyak spesies, yang mampu mengangkat dengan luar biasa.
Ilmuwan di Duke University, West Chester University, dan US Naval Academy menemukan bahwa tonjolan di tepi depan sirip paus sangat meningkatkan efisiensinya, mengurangi hambatan sebesar 32 persen dan meningkatkan daya angkat sebesar 8 persen. Bilah yang disesuaikan ini juga membantu menghasilkan jumlah daya yang sama pada 10 mil per jam seperti yang dihasilkan turbin konvensional pada 17 mil per jam.
Perusahaan menerapkan ide tersebut pada bilah turbin angin, kipas pendingin, sayap pesawat terbang, dan baling-baling.
4. Kumbang dan Botol Air Isi Sendiri
Bukan rahasia lagi saat ini: akses terhadap air sangat penting bagi peradaban berkelanjutan dan kehidupan di planet ini secara umum. Meskipun beberapa lokasi di dunia memiliki sumber daya air yang melimpah seperti danau dan sungai, iklim yang lebih kering harus puas dengan curah hujan yang terbatas.
Teknologi yang berasal dari kumbang yang berkembang di salah satu lingkungan paling keras di Bumi mungkin akan membantu memulai generasi berikutnya dari pemanenan air bersih.
Kumbang (kumbang Stenocara) asli Gurun Namib bertahan hidup di lingkungan yang kering dan keras dengan mengumpulkan air di punggungnya sebagai hasil dari desain cangkangnya yang unik. Mereka juga dikenal sebagai "pengumpul air utama". Mereka mengarahkan sayapnya ke arah angin laut, dan tonjolan di punggung mereka menyalurkan tetesan air ke mulut mereka.
Insinyur menciptakan botol air dengan tonjolan pengumpul air dan penolak air yang serupa. Proyek ini dapat membantu upaya pelestarian air dan membuat air lebih mudah diakses oleh masyarakat di daerah kering.
Profesional dalam profesi perencanaan konservasi atau komunitas dapat berpartisipasi dalam berbagai proyek konservasi air yang melibatkan metode rekayasa biomimikri ini. Sekitar 22 negara di seluruh dunia menggunakan jaring untuk mengumpulkan air dari udara, sehingga peningkatan efisiensi seperti itu dapat berdampak besar.
5. Menyerap kejutan seperti Pelatuk
Pelatuk dikenal karena kapasitas penggaliannya yang luar biasa. Makhluk-makhluk itu menggunakan paruh mereka untuk mencari makan serangga dan juga membuat celah untuk diri mereka sendiri tanpa mengalami cedera kepala akibat mematuk yang cepat dan kuat.
Saat pelatuk membuat lubang ini, mereka mengalami perlambatan 1200 tarikan gravitasi (Gs) hampir 22 kali per detik. Singkatnya, kecelakaan mobil yang parah akan menghasilkan setara dengan 120 Gs pada penumpang.
Penelitian yang dilakukan dengan menggunakan CT scan di University of California, Berkeley, menemukan bahwa pelatuk memiliki empat struktur yang dirancang untuk menyerap guncangan mekanis. Paruh semi-elastis burung, area dari bahan "tulang sepon" di belakang tengkorak, dan cairan serebrospinal semuanya bekerja bersama untuk memperpanjang waktu terjadinya gegar otak ini dan karenanya menghambat getaran.
Berdasarkan struktur ini, insinyur ruang angkasa sering menggunakan struktur ini untuk merancang pesawat ruang angkasa tahan meteorit dan kotak hitam pesawat yang dapat menyerap lebih banyak gaya sebelum rusak. Desain alami ini juga dapat membantu insinyur pesawat terbang dan aeronautika mengembangkan teknologi yang lebih berkualitas di masa depan.
6. Kamuflase Cephalopoda
Cumi-cumi, seperti semua cephalopoda, mampu bersinar (bioluminescence) serta mengubah warna kulitnya. Kapasitas kamuflase ini membuat mereka bersembunyi dari pemangsa, sedangkan bioluminesensi memungkinkan mereka berkomunikasi dengan dan/atau menarik pasangan. Perilaku kompleks ini dihasilkan oleh jaringan sel kulit dan otot khusus.
Para peneliti di University of Houston membangun perangkat serupa yang mampu mendeteksi sekelilingnya dan mencocokkannya hanya dalam hitungan detik. Prototipe awal ini menggunakan grid berpiksel fleksibel yang memanfaatkan aktuator, sensor cahaya, dan reflektor. Saat sensor cahaya mendeteksi perubahan di sekitarnya, sinyal dikirim ke dioda yang sesuai.
Ini menciptakan panas di area tersebut dan jaringan termokromatik kemudian berubah warna. “Kulit” buatan manusia ini dapat memiliki aplikasi militer dan komersial di kemudian hari.
7. Sistem Ventilasi terinspirasi oleh Rayap
Rayap sering mendapat reputasi buruk karena sifatnya yang merusak. Namun, rayap terkenal karena menciptakan beberapa sistem ventilasi paling rumit untuk pendinginan di planet ini. Bahkan di beberapa tempat terpanas, sarang rayap ini tetap sangat dingin di dalamnya. Sementara suhu di luar berayun liar sepanjang hari dari suhu rendah ke suhu tinggi, bagian dalam sarang rayap tetap stabil pada suhu yang nyaman.
Dengan menggunakan jaringan rumit berupa rongga udara yang sengaja dibuat, gundukan-gundukan tersebut menciptakan sistem ventilasi alami menggunakan konveksi. Ini adalah contoh bagaimana para profesional konstruksi dan arsitektur dapat menggunakan elemen alami dan material berkelanjutan untuk meningkatkan keamanan dan kualitas proyek bangunan di iklim panas.
Misalnya, Pusat Perbelanjaan East Gate di Harare, Zimbabwe, yang tingginya 333,000 kaki persegi, menggunakan energi 90 persen lebih sedikit untuk memanaskan dan mendinginkan dibandingkan bangunan tradisional, memiliki cerobong asap besar yang secara alami menarik udara sejuk di malam hari untuk menurunkan suhu udara. lempengan lantai, seperti sarang rayap.
8. Terinspirasi Burung Jets
Burung dapat meningkatkan jarak terbangnya hingga lebih dari 70 persen dengan penggunaan bentuk-V. Para ilmuwan telah menemukan bahwa ketika kawanan mengambil formasi V yang sudah dikenal ketika seekor burung mengepakkan sayapnya, itu menciptakan aliran udara kecil yang mengangkat burung ke belakang.
Saat setiap burung lewat, mereka menambahkan energinya ke kayuhan, membantu semua burung tetap terbang. Dengan memutar pesanan mereka melalui tumpukan, mereka menyebarkan tenaga.
Sekelompok peneliti di Universitas Stanford berpendapat bahwa maskapai penerbangan penumpang dapat mewujudkan penghematan bahan bakar dengan menggunakan taktik yang sama. Tim yang dipimpin oleh Profesor Ilan Kroo membayangkan skenario di mana jet dari bandara Pantai Barat bertemu dan terbang dalam formasi dalam perjalanan ke tujuan Pantai Timur mereka.
Dengan melakukan perjalanan dalam bentuk V dengan pesawat berbelok di depan seperti yang dilakukan burung, Kroo dan para penelitinya berpendapat bahwa pesawat dapat menggunakan bahan bakar 15 persen lebih sedikit dibandingkan dengan terbang sendirian.
9. Duri dan Velcro
Velcro adalah contoh biomimikri yang dikenal luas. Anda mungkin pernah memakai sepatu dengan tali velcro saat masih muda, dan Anda pasti berharap untuk mengenakan sepatu yang sama di masa pensiun.
Velcro ditemukan oleh insinyur Swiss George de Mestral pada tahun 1941 setelah ia menghilangkan gerinda dari anjingnya dan memutuskan untuk melihat lebih dekat cara kerjanya.
Kait kecil yang ditemukan di ujung jarum duri mengilhami dia untuk membuat Velcro yang sekarang ada di mana-mana. Coba pikirkan: tanpa bahan ini, dunia tidak akan tahu Velcro melompat olahraga di mana orang-orang yang mengenakan pakaian lengkap Velcro berusaha untuk melemparkan tubuh mereka setinggi mungkin ke dinding.
10. Sayap Kupu-Kupu dan Energi Matahari
Kupu-kupu "mawar biasa" memanaskan tubuhnya dengan menyerap sinar matahari dengan sayapnya. Dengan mempelajari sayapnya di bawah mikroskop elektron, para peneliti menemukan lubang di tubuh mereka yang menyebarkan sinar matahari dan membuatnya tetap hangat.
Dengan mekanisme ini, para peneliti menciptakan lapisan silikon tipis yang menyerupai model 3D sayap kupu-kupu dan menerapkannya pada sel energi surya, sehingga meningkatkan desainnya secara keseluruhan. Sel energi baru ini seringkali dapat menyerap lebih banyak sinar matahari dalam kondisi cahaya redup. Dengan menggunakan teknologi ini di industri energi surya, para insinyur dapat membantu masyarakat dan bisnis lokal meningkatkan penggunaan energi berkelanjutan mereka.
Kesimpulan
Saya berharap ketika para ilmuwan melihat lebih jauh ke alam untuk menjawab pertanyaan manusia, mereka mulai melihat, semakin banyak, bahwa gagasan evolusi yang sangat keliru itu tidak mungkin. Sekarang giliran Anda untuk membuat inovasi berdasarkan sesuatu yang ditemukan di alam! Jadilah sekreatif yang Anda inginkan dan, dengan izin orang tua Anda