바이오인스퍼레이션

Bioinspiration

바이오인스(bioinspiration)[1]는 생물학적 시스템에서 발견된 해결책과 생물학적 진화 및 정제에서 영감을 받은 새로운 소재, 장치, 구조의 개발이다.목표는 생물학적 시스템의 모델링과 시뮬레이션을 개선하여 미래의 생물학 영감을 받은 설계에 사용할 수 있도록 날개와 같은 자연의 중요한 구조적 특징을 더 잘 이해하는 것이다.[2]생물인산성은 생물학적 물질의 설계를 정밀하게 복제하는 것을 목표로 한다는 점에서 생체모방과는 다르다.생체 영감을 받은 연구는 과학의 고전적 기원으로 회귀하는 것이다: 그것은 살아있는 유기체를 특징짓는 주목할 만한 기능을 관찰하고, 그러한 기능을 추상화하고 모방하려고 하는 것에 기초하는 분야다.null

역사

과학과 기술에 대한 아이디어는 종종 자연을 연구하면서 생겨난다.16세기와 17세기에는 G. 갈릴레이, J. 케플러, 그리고 나. 뉴턴은 태양과 행성의 운동을 연구했고 중력을 설명하는 최초의 경험적 방정식을 개발했다.몇 년 후, M. 패러데이(M. Faraday)와 J. C. Maxwell(J. C. Maxwell)은 전류와 자석의 상호작용을 조사하여 전자기학의 기초를 도출하였다.열전달과 기계적 작업에 대한 연구는 열역학 이해로 이어진다.그러나 양자역학은 빛에 대한 분광학 연구에서 비롯되었다.현재 관심의 대상은 화학에서 유래되었지만 그 중 가장 풍부한 것은 생물학에서 발견된다. 예를 들어 유전학 연구, 세포의 특성, 상위 동물과 질병의 발달 등이 그것이다.[3]null

현재의 연구 분야

바이오 인스퍼레이션은 화학 분야에서 확고하게 확립된 전략이지만 주류 접근법은 아니다.특히, 이 연구는 여전히 학문적, 산업적 수준에 관한 과학 기술 시스템을 개발하고 있다.최근에는 항공우주 및 군사용 복합재를 개발하는 방안도 검토되고 있다.[4]null

이 분야는 1980년대부터 거슬러 올라가지만 2010년대에는 많은 자연현상이 연구되지 않았다.[3][5]null

바이오 인슐레이션의 대표적인 것

함수

생체 영감을 받은 연구는 화학 연구와는 사뭇 다르다.이 연구는 분자 구조와 같은 복잡성과 미시적인 것에 초점을 맞추지 않는다.생물학적 진화의 산물에서 나오는 기능을 관찰하고 이해하는 것에 기초한다.null

무한한 아이디어의 원천

생물학에서 어떤 기능적인 문제를 해결하는데 성공했다는 것을 증명해낸 다양한 종류의 유기체들과 많은 다른 전략들이 있다.어떤 종류의 높은 수준의 생물학적 기능은 단순해 보일 수 있지만, 그것들은 많은 기초 구조, 과정, 분자, 그리고 그들의 정교한 상호작용의 많은 층에 의해 지탱된다.생물학적으로 영감을 받은 연구에는 현상 고갈의 기회가 없다.null

단순성

종종 어떤 것에 대한 생물학적 영감을 받은 연구는 영감의 원천을 정확하게 복제하는 것보다 훨씬 더 쉬울 수 있다.예를 들어, 연구원들은 새가 비행기를 만들기 위해 어떻게 나는지 알 필요가 없다.null

초자연장

생물학적 발명은 문제 해결을 위한 영감의 원천으로서 자연을 관찰하는 것으로 되돌아가고 그것을 위대한 전통의 일부로 만든다.많은 해결책의 단순성은 지리적, 문화적 지역마다 동물, 물고기, 식물, 조류, 심지어 미생물과도 접촉하는 유형이 다르다는 사실과 결합되어 생물학적으로 영감을 받은 전략에서 나온다.이는 지역마다 자연경관이 풍부한 지역에서 본질적인 이점을 갖게 된다는 것을 의미한다.그래서 생물학적으로 영감을 받은 연구는 트랜스 문화 분야 입니다.null

기술 응용 프로그램

오늘날 생물학적으로 영감을 받은 많은 기술 응용 프로그램들이 있다.그러나 이 용어를 생체모방과 혼동해서는 안 된다.예를 들어, 일반적으로 비행기는 새에 의해 영감을 받는다.비행기의 날개 끝부분은 난류를 최소화하여 비행에 필요한 에너지를 적게 필요로 하는 본래의 기능이 자연의 본래의 기능에 비해 바뀌거나 개선되지 않기 때문에 생체모방이다.또한 나노 3D 프린팅 방식도 바이오 인슐레이션을 위한 새로운 방법 중 하나이다.식물과 동물은 나노와 마이크로 표면 구조의 구성과 종종 관련된 특정한 성질을 가지고 있다.예를 들어, 살비니아 몰레스타 잎의 초강하성, 미끄러운 표면에서도 도마뱀붙이의 발가락의 접착성, 화학적 누출, 약물, 폭발물 등을 감지하는 새로운 접근법을 영감을 주는 나방 안테나 등을 모방하는 연구가 진행되었다.[6]null

  • 독수리의 날개 끝

  • 비행기의 날개 끝

참조

  1. ^ Sanchez, Clément; Arribart, Hervé; Guille, Marie Madeleine Giraud (2005). "Biomimetism and bioinspiration as tools for the design of innovative materials and systems". Nature Materials. 4 (4): 277–288. Bibcode:2005NatMa...4..277S. doi:10.1038/nmat1339. PMID 15875305.
  2. ^ "Definition of BIOINSPIRED". Aerospace America. Retrieved 26 September 2018.
  3. ^ a b Whitesides, G. M. (15 May 2015). "Bioinspiration: something for everyone". Interface Focus. 5 (4): 20150031. doi:10.1098/rsfs.2015.0031. PMC 4590425. PMID 26464790.
  4. ^ Islam, Muhammed Kamrul; Hazell, Paul J.; Escobedo, Juan P.; Wang, Hongxu (July 2021). "Biomimetic armour design strategies for additive manufacturing: A review". Materials & Design. 205: 109730. doi:10.1016/j.matdes.2021.109730.
  5. ^ Krishnan, Rajeshwar. "Biomimetic or Bioinspired?" (PDF). The Electrochemical Society (ECS).
  6. ^ Anthony, Lowder (25 October 2017). "Nanoscribe's Nano 3D Printer Used to Study Animal Shapes and Bioinspired Materials - 3D Printing Media Network". 3D Printing Media Network.

<https://www.researchgate.net/publication/330246880_Biomimicry_Exploring_Research_Challenges_Gaps_and_Tools_Proceedings_of_ICoRD_2019_Volume_1/>

참고 항목