생체 모방

Biomimetics
burr
velcro tape
버 프루트의 작은 후크(왼쪽)가 벨크로 테이프(오른쪽)에 영감을 주었습니다.
긴지느러미 오징어(Doryteuthis pealii)의 거대한 축삭은 과학자들이 활동 가능성을 이해하는 데 매우 중요한 해양생물연구소였다.[1]

생체모방학 또는 생체모방은 복잡한 인간의 [2]문제를 해결하기 위해 자연의 모델, 시스템, 요소들을 모방한 것이다.생물측정학(biometics)과 생물측정학(biomimicry)은 고대 그리스어인 β β β ο ο ο ο ο ο ο μ μ ο μ μ ο α μ ο μ ο ο μ ο μ ο ο μ ο μ μ ο μ m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m 밀접하게 관련된 분야는 바이오닉스이다.[3]

생물들은 자연 도태를 통해 지질학적인 시간에 걸쳐 잘 적응된 구조와 물질들을 진화시켜 왔다.생체모방은 매크로와 나노스케일의 생물학적 솔루션에서 영감을 얻은 새로운 기술을 만들어냈다.인간은 존재 전반에 걸쳐 문제에 대한 해답을 찾기 위해 자연을 바라보았다.자연은 자가 치유 능력, 환경 노출 내성과 저항성, 소수성, 자가 조립, 태양 에너지 이용 등의 공학적인 문제를 해결했다.

역사

생체모방의 초기 사례 중 하나는 인간이 비행할 수 있도록 하는 조류에 대한 연구였다.비록 "날으는 기계"를 만드는 데는 성공하지 못했지만, 레오나르도 다빈치 (1452–1519)는 새의 구조와 비행을 예리하게 관찰했고, 그의 관찰에 많은 메모와 스케치를 했고 "날으는 기계"[4]의 스케치를 했다.1903년 최초의 공중비둘기 비행에 성공한 라이트 형제는 비둘기 비행 [5]관찰에서 영감을 얻었다고 한다.

레오나르도 다빈치의 박쥐 날개 구조에 기초한 날개를 가진 비행 기계 설계

1950년대에 미국의 생물물리학자이자 박식가인 오토 슈미트는 "생물측정학"[6]의 개념을 개발했다.박사학위 연구 기간 동안 그는 오징어의 신경을 연구하여 슈미트 방아쇠를 개발했고, 신경 [7]증식의 생물학적 시스템을 복제하는 장치를 개발하려고 시도했습니다.그는 계속해서 자연계를 모방하는 장치에 초점을 맞추었고 1957년에는 생물물리학에 대한 표준 관점과 반대되는 관점을 인식했습니다. 그는 [6]생체모방학이라고 부르기로 했습니다.

생물물리학은 주제라기보다는 관점이다.물리과학의 이론과 기술을 활용한 생물과학의 문제에 대한 접근법이다.반대로 생물물리학은 물리학과 공학의 문제에 대한 생물학자의 접근법이기도 하지만, 이 측면은 대부분 무시되어 왔다.

--

1960년에 잭 E. 스틸은 오토 슈미트도 근무했던 오하이오주 데이튼의 라이트 패터슨 공군기지에서 바이오닉스라는 비슷한 용어를 만들었다.스틸은 바이오닉을 "자연으로부터 어떤 기능을 모방하거나 자연계 또는 그 [3][9]유사체의 특성을 나타내는 시스템의 과학"이라고 정의했다.1963년 이후 회의에서 슈미트는 이렇게 말했다.

생체 공학이 운용적으로 무엇을 의미하게 되었는지, 그리고 (나는 생체 모방학을 선호한다) 이 연구를 전문으로 하는 과학자들의 기술력을 잘 활용하기 위해서는 어떤 의미가 있어야 하는지, 혹은 오히려 이 분야를 전문적으로 전문화하는 것을 고려해야 한다.

--

1969년 슈미트는 논문 [10]제목에 생물 모방이라는 용어를 사용했고 1974년에는 웹스터 사전에 실렸다.바이오닉스는 1960년 같은 사전에서 "생물 시스템의 기능에 관한 데이터를 공학적 문제 해결에 적용하는 것과 관련된 과학"으로 등재되었다.바이오닉은 마틴 카이딘이 소설 사이보그에서 잭 스틸과 그의 작품을 언급했을 때 다른 함축적 의미를 띠었고, 그 결과 1974년 텔레비전 시리즈인 6백만 달러 사나이와 그 파생작이 탄생했다.바이오닉이라는 용어는 "전자적으로 작동되는 인공 신체 부위의 사용"과 "일반적인 인간의 힘이 그러한 장치의 도움에 의해 증가하거나 그런 장치의 도움에 의해 증가되는 것"[11]과 관련지어지게 되었다.바이오닉이라는 용어가 초자연적인 힘의 함의를 띠었기 때문에 영어권 국가의 과학계는 그것을 [12]대부분 포기했다.

생체모방이라는 용어는 [13]1982년에 등장했다.생체모방은 과학자이자 작가인 Janine Benyus에 의해 1997년 저서 Biomimicry: 자연에서 영감을 얻은 혁신.이 책에서 생체모방은 "자연의 모델을 연구한 후 인간의 문제를 해결하기 위해 이러한 디자인과 과정을 모방하거나 영감을 얻는 새로운 과학"으로 정의된다.Benyus는 자연을 "모델,[14] 측정, 멘토"로 보고 생체모방의 목표로서 지속가능성을 강조한다.

생체모방의 최신 사례 중 하나는 요하네스 폴 플레더러와 에른스트 커즈만(Ernst Kurzmann)에 의해 "managemANT"[15]에 대한 설명으로 만들어졌다.이 용어("관리"와 "개미"의 합성어)는 경제 및 관리 [16]전략에서 개미의 행동 전략 사용을 설명한다.

바이오 인스파이어 테크놀로지

생체모방은 원칙적으로 많은 분야에 적용될 수 있다.생물학적 시스템의 다양성과 복잡성 때문에 모방될 수 있는 특징의 수는 많다.생체 모방 애플리케이션은 [17]시제품에 상업적으로 사용될 수 있는 기술로부터 다양한 개발 단계에 있습니다.기존의 형태에서 혈관의 최적 직경을 결정했던 머레이의 법칙은 최소 질량 공학 [18]시스템을 제공하는 파이프 또는 튜브 직경에 대한 간단한 방정식을 제공하기 위해 다시 파생되었습니다.

이동

신칸센 500계 전동차(왼쪽)의 날렵한 디자인은 공기역학 향상을 위해 킹피셔새(오른쪽)의 부리를 모방했다.

항공기 날개[19] 디자인과 비행 기술은[20] 새와 박쥐에서 영감을 받고 있다.개량된 일본 고속열차 신칸센 500계 전동차의 유선형 설계의 공기역학은 [21]킹피셔 버드의 부리를 본떠서 만들었다.

동물들의 생리와 이동 방법에 기초한 생체 로봇에는 캥거루처럼 움직이는 바이오닉 캥거루가 있어 한 번의 점프에서 에너지를 절약하고 [22]다음 점프로 옮긴다.어린이 완구인 가미가미로봇은 바퀴벌레의 움직임을 흉내내 [23]실내외 표면을 빠르고 효율적으로 달린다.

생체 모방 아키텍처

생물들은 돌연변이, 재조합, [24]선택을 통해 진화 과정에서 끊임없이 변화하는 환경에 적응해왔다.생체모방철학의 핵심 개념은 동물, 식물, 미생물을 포함한 자연의 거주자들이 문제를 해결하는 데 있어 가장 많은 경험을 가지고 있고 이미 지구에서 [25]살아남기 위한 가장 적절한 방법을 찾았다는 것이다.비슷하게, 생체모방 건축은 자연에 존재하는 지속가능성을 구축하기 위한 해결책을 모색한다.

21세기는 비효율적인 건물 설계로 인해 에너지 낭비가 [26]유비쿼터스하게 발생하고 있으며, 라이프 사이클의 운영 단계에서의 에너지 과다 사용도 볼 수 있습니다.이와 동시에 제작 기법, 컴퓨터 이미징 및 시뮬레이션 툴의 최근 발전은 다양한 아키텍처 [24]규모에 걸쳐 자연을 모방할 수 있는 새로운 가능성을 열어주고 있습니다.그 결과 에너지 문제에 대응하기 위한 혁신적인 설계 접근법과 솔루션을 고안하는 데 있어 급속한 성장이 이루어졌습니다.생체모방 건축은 양식적 코드가 아닌 일련의 원칙을 따르는 지속 가능한 디자인에 대한 이러한 다학문적 접근법 중 하나이며, 건축 형태의 미적 구성요소에 대한 영감으로 자연을 사용하는 것을 넘어 건물의 기능 및 에너지 절약 문제를 해결하기 위해 자연을 사용하는 것을 추구합니다.

특성.

생체모방건축이란 자연환경과 종에서 발견되는 건축원리를 연구하고 적용하는 것을 말하며 [24]건축을 위한 지속 가능한 해결책의 설계로 번역된다.생체모방 건축은 자연에서 유사한 문제를 해결한 자연 유기체로부터 영감을 받은 규모에 걸친 건축적 해결책을 제공하기 위한 모델, 척도, 멘토로서 자연을 사용합니다.자연을 척도로 사용하는 것은 지속가능성과 인간이 만든 혁신의 효율성을 측정하는 생태학적 기준을 사용하는 것을 말하는 반면 멘토라는 용어는 자연 원리에서 배우고 영감을 주는 [14]원천으로 생물학을 사용하는 것을 말한다.

반면에, 생물 [24]장식이라고도 불리는 생체 형태 건축은 자연에서 발견된 형식적이고 기하학적인 요소들을 디자인된 건축에서 미적 특성에 대한 영감의 원천으로 사용하는 것을 의미하며, 반드시 비물리적, 또는 경제적 기능을 가질 필요는 없다.생체 형태 건축의 역사적인 예는 이집트, 그리스, 로마 문화로 거슬러 올라가며, 구조 [27]기둥의 장식에 나무와 식물의 형태를 사용했다.

절차들

생체모방 아키텍처 내에서 두 가지 기본적인 절차, 즉 상향식 접근법(생물학 푸시)과 하향식 접근법(기술 풀)[28]을 식별할 수 있다.각각의 개별 사례에 따라 두 접근법 사이의 경계가 모호하여 두 접근법 간의 전환 가능성이 희미하다.생체모방 아키텍처는 일반적으로 생물학자와 다른 자연과학자들이 엔지니어, 재료 과학자, 건축가, 디자이너, 수학자 및 컴퓨터 과학자들과 공동으로 작업하는 학제간 팀에서 수행됩니다.

상향식 접근법에서 출발점은 생체 모방 구현에 유망한 기초 생물학적 연구의 새로운 결과이다.예를 들어 생물학적 시스템의 기계적, 물리적, 화학적 성질을 정량적으로 분석한 후 생체모방물질 시스템을 개발하는 것이다.

하향식 접근법에서는 이미 시장에서 성공적으로 확립된 기존 개발에 대해 생체모방적 혁신을 모색한다.협력은 기존 제품의 개선 또는 추가 개발에 초점을 맞춥니다.

예

연구원들은 1.5°C에서 40°C (35°F에서 104°F) 사이의 외부 온도에도 불구하고 아프리카에 있는 흰개미 언덕에서 사실상 일정한 온도와 습도를 유지하는 흰개미의 능력을 연구했다.연구진은 처음에 흰개미 고분을 스캔하여 고분 구조의 3차원 이미지를 만들었는데, 이것은 인간의 건물 설계에 영향을 미칠 수 있는 구조를 밝혀냈다.짐바브웨 [29]하라레에 있는 중층 사무실 단지인 이스트게이트 센터는 동일한 크기의 기존 건물보다 10%의 에너지만 사용하는 수동 냉각 아키텍처를 통해 냉각 상태를 유지합니다.

맨체스터의 One Angel Square에서 조립되고 있는 Waagner-Biro 이중 피부 표면.갈색 외관은 스트럿을 통해 내측 흰색 파사드에 조립되어 있는 것을 볼 수 있습니다.이러한 기둥은 환기, 태양열 차폐 및 유지보수를 위해 양쪽 '스키인' 사이에 통로를 형성합니다.

로마 사피엔자 대학의 연구원들은 흰개미 언덕의 자연 통풍에서 영감을 얻어 건물의 밝은 부분을 크게 줄여주는 이중 파사드를 디자인했습니다.과학자들은 방사선에 의해 얻어지는 열을 줄이고 두 패널 사이의 공동에서 대류를 통해 열 손실을 증가시킬 수 있는 이중 패널로 파사드를 설계함으로써 마운드 벽의 다공질적인 특성을 모방했다.건물의 에너지 소비량에 대한 전반적인 냉각 부하가 15% [30]감소했습니다.

흰개미 둔덕의 다공질 벽에서 유사한 영감을 얻어 환기 간격이 작은 자연 환기 파사드를 설계했다.이러한 전면 설계는 Venturi 효과로 인해 공기 흐름을 유도할 수 있으며 환기 슬롯에서 상승 공기를 지속적으로 순환시킵니다.건물의 외벽 표면과 그 위를 흐르는 공기 사이에 상당한 열 전달이 [31]관찰되었습니다.디자인은 전면의 녹색화와 결합됩니다.녹색 벽은 식물의 증발, 호흡 및 증발을 통해 추가적인 자연 냉각을 촉진합니다.축축한 플랜트 기판은 냉각 [32]효과를 더욱 지원합니다.

고체 상태의 세피올라이트

상하이 대학의 과학자들은 흙으로 만든 도관망의 복잡한 미세 구조를 재현해 둔덕의 뛰어난 습도 조절을 흉내 낼 수 있었다.이들은 세피올라이트와 염화칼슘을 이용한 다공질 습도조절재료(HCM)를 m2당 550g으로 제안했다.염화칼슘은 건조제이며, Bio-HCM의 수증기 흡착탈착 특성을 개선합니다.제안된 바이오-HCM은 미니 저장소로 작용하는 섬유간 메소포어 상태를 가지고 있다.제안된 재료의 휨 강도는 계산 [33][34]시뮬레이션을 사용하여 10.3 MPa로 추정되었다.

구조 공학에서, 스위스 연방 기술 연구소(EPFL)는 적응형 배치 가능한 "텐세그리티" 브릿지에 생체 모방 특성을 통합했습니다.이 다리는 자가진단 및 [35]자가수리가 가능하다.식물의 잎 배열은 더 나은 태양 에너지 [36]수집을 위해 조정되었다.

꽃가루 매개자가 꽃 Strelitzia reginae(낙원의 새로 알려진)의 칼집 같은 횃대 부분에 떨어질 때 발생하는 탄성 변형에 대한 분석은 건축가들과 프라이부르크 대학과 슈투트가르트 대학의 과학자들이 환경에 반응할 수 있는 힌지 없는 음영 시스템을 만들도록 영감을 주었습니다.이 바이오 제품들은 플렉토핀이라는 [37][38]이름으로 판매되고 있다.

힌지 없는 다른 생물학적 영감을 받은 시스템으로는 플렉토폴드가 [39]있습니다.Flexofold는 육식성 식물인 Aldrovanda vesiculosa에 의해 개발된 포획 시스템에서 영감을 받았습니다.

구조 재료

경량이지만 강성, 강도 및 인성의 탁월한 조합을 제공하는 새로운 구조 재료가 매우 필요합니다.

이러한 재료는 복잡한 형상을 가진 벌크 재료로 제작되어야 하며 건설, 운송, 에너지 저장 및 [40]변환과 같은 다양한 분야에서 사용될 수 있습니다.기존의 설계 문제에서는 강도와 인성이 상호 배타적일 가능성이 높습니다. 즉, 강한 재료는 부서지기 쉽고 강한 재료는 약합니다.그러나 나노 스케일에서 매크로 스케일까지 복잡하고 계층적인 재료 구배를 가진 천연 재료는 강하면서도 견고하다.일반적으로 대부분의 천연 재료는 제한된 화학 성분을 사용하지만 복잡한 재료 구조를 사용하여 탁월한 기계적 특성을 발생시킵니다.매우 다양하고 다기능적인 생물학적 재료를 이해하고 그러한 구조를 복제하기 위한 접근방식을 발견하는 것은 진보되고 효율적인 기술로 이어질 것이다.뼈, 배꼽, 치아, 구각새우의 닥틸 곤봉, 대나무 등이 내손상성 [41]소재의 좋은 예다.골절의 예외적인 저항성은 단백질 분자의 나노 크기 구조에서 거시적인 생리적인 [42]척도에 이르는 다양한 크기의 척도로 작동하는 복잡한 변형과 강화 메커니즘 때문이다.

진주 파쇄면의 전자현미경 영상

NACRE는 유사한 기계적 특성을 나타내지만 구조가 다소 단순합니다.Nacre는 촘촘히 포장된 아라곤산염 구조의 두꺼운 광물층(0.2~0.9μm)과 얇은 유기 매트릭스(~20nm)[43]를 가진 벽돌과 모르타르 형태의 구조를 나타낸다.이러한 구조를 모방한 박막과 마이크로미터 크기의 샘플은 이미 생산되었지만, 벌크 생체 모방 구조 재료의 성공적인 생산은 아직 실현되지 않았다.그러나 진주 같은 [41]재료를 생산하기 위한 수많은 가공 기술이 제안되어 왔다.

바이오모픽 광물화는 광물화를 위한 템플릿으로 생체구조를 이용해 자연생물의 형태와 구조를 닮은 물질을 생산하는 기술이다.다른 재료 생산 방법과 비교하여, 생체 형태 광물화는 용이하고, 환경 친화적이며 [44]경제적이다.

Lawrence Berkeley 국립 연구소의 연구진은 자연 적층 구조를 모방하는 저렴한 방법인 동결 주조(Ice templating)를 사용하여 뼈의 기계적 특성과 동등한 광물/유기 [45]함량과 일치하는 알루미나-Al-Si 및 IT HAP-에폭시 적층 복합 재료를 만들었습니다.다양한 추가[46][47][48][49] 연구에서도 다양한 구성 단계를 포함하는 고강도 및 고인성 복합 재료를 생산하기 위해 유사한 방법을 사용했다.

최근 연구는 소프트웨어 정의 3D 밀리미터 크기의 기하학적 [50]구조에서 수만 개의 이종 피콜리터 방울을 인쇄하여 살아있는 조직을 모방하는 응집력 있고 자기 지지적인 거시적 조직 구조의 생산을 보여주었다.또한 고성능 탄소섬유 에폭시 [52]복합재료의 제조에 있어 융착된 퇴적[51] 모델링과 구내동물 클럽의 헬리코이드 구조를 사용하여 인공 복합재료의 진주 설계를 모방하기 위한 노력도 이루어지고 있다.

또한 PolyJet 프린팅, 다이렉트 잉크 쓰기, 3D 자기 인쇄, 복합 재료 자기 보조 3D 프린팅 및 자기 보조 슬립 주조와 같은 다양한 확립된 새로운 적층 제조 기술이 천연 재료의 복잡한 마이크로 스케일 아키텍처를 모방하고 향후 연구를 위한 큰 범위를 제공하기 위해 사용되었습니다.긁어 [53][54][55]부스럼을 만들다

거미줄은 방탄조끼에 [56]사용되는 케블라보다 튼튼하다.엔지니어는 원칙적으로 낙하산 라인, 현수교 케이블, 의약용 인공 인대 및 기타 [14]목적으로 충분히 긴 수명을 갖도록 재설계할 수 있다면 그러한 재료를 사용할 수 있다.많은 동물들의 스스로 가는 이빨은 더 나은 절단 [57]도구를 만들기 위해 모방되었다.

거대한 일렉트렛 이력을 나타내는 새로운 세라믹스도 [58]실현되었다.

신경 컴퓨터

뉴로모픽 컴퓨터와 센서는 계산을 위해 생물학적 뉴런의 구조와 기능을 복사하는 전기 장치이다.예를 들어 이벤트카메라는 새로운 신호를 수신한 픽셀만 새로운 상태로 갱신됩니다.다른 모든 픽셀은 신호가 [59]수신될 때까지 업데이트되지 않습니다.

자가 치유 물질

일부 생물학적 시스템에서 자가 치유는 골절 부위에서 화학 방출을 통해 발생하며, 이는 골절 부위로 수리제를 운반하는 체계적 반응을 일으킨다.이것은 자율치유를 [60]촉진한다.자율치유를 위한 미세혈관 네트워크의 사용을 입증하기 위해 연구자들은 사람의 [61]피부를 모방하는 미세혈관 코팅-기판 아키텍처를 개발했다.역오팔 구조의 안정성을 유지하는 자기 치유 구조 컬러 하이드로겔과 그에 따른 구조 컬러가 [62]개발되었습니다.공장의 신속한 자가 밀봉 프로세스에서 영감을 얻은 자가 수리 막은 고무 보트 또는 텐세어리티 구조물과 같은 팽창식 경량 구조물을 위해 개발되었습니다.연구진은 얇은 부드러운 [63]셀룰러 폴리우레탄 폼 코팅을 직물 기판 안쪽에 발랐는데, 막이 스파이크로 뚫리면 균열이 닫힙니다.균열을 수선할 수 있는 자가 치유 재료, 폴리머 및 복합 재료는 생물학적 [64]재료를 기반으로 제작되었습니다.

자가 치유 특성은 [65]재료의 순환 응력에 따른 수소 결합의 파괴 및 개질로도 달성될 수 있다.

표면

상어 가죽의 특성을 재현하는 표면은 물을 통해 보다 효율적으로 이동할 수 있도록 하기 위한 것입니다.상어 [18][66]가죽을 모방한 직물을 만들기 위한 노력이 이루어지고 있다.

표면장력 생체모방은 소수성 또는 친수성 코팅 및 마이크로 [67][68][69][70][71]액튜에이터와 같은 기술을 위해 연구되고 있다.

접착

습식 접착

나무와 급류 개구리와 수상성 도롱뇽과 같은 일부 양서류는 물에 젖거나 물에 잠긴 환경에 떨어지지 않고 부착하여 이동할 수 있습니다.이런 종류의 유기체는 표피 세포 사이의 통로로 열리는 분비선에서 분비되는 점액에 의해 영구적으로 젖은 발가락 패드를 가지고 있다.이들은 습윤 접착에 의해 짝짓기 표면에 부착되며,[72] 지표면 위로 물이 흐를 때에도 젖은 바위 위를 기어오를 수 있습니다.타이어 트레드는 또한 [73]나무 개구리의 토패드에서 영감을 받았습니다. 3D 프린팅된 계층형 표면 모델은 나무 및 토렌트 개구리 토패드 디자인에서 영감을 받아 기존의 타이어 [74]디자인보다 더 나은 습식 트랙션을 만들어 내는 것으로 관찰되었습니다.

해양 홍합은 바다의 혹독한 조건하에서 수면에 쉽고 효율적으로 달라붙을 수 있다.홍합은 파도가 밀려오는 해변의 조간대 바위에 강한 필라멘트를 사용하여 강한 해류에 휩쓸리는 것을 방지합니다.홍합 발 단백질은 필라멘트를 바위, 보트 그리고 다른 홍합을 포함한 사실상 자연의 모든 표면에 부착합니다.이러한 단백질은 접착을 위해 특별히 조정된 아미노산 잔류물의 혼합물을 포함합니다.캘리포니아 대학 샌타바바라 연구진은 홍합 발이 습식 [75]접착이라는 공학적 문제를 극복하기 위해 사용하는 화학 물질을 빌려와 단순화하고 나노 제조 프로토콜에 고용될 가능성이 있는 1성분 접착[76] 시스템을 만들었습니다.다른 연구들은 홍합에서 접착제를 사용하자고 제안했다.

건식 접착

많은 곤충(예: 딱정벌레와 파리), 거미와 도마뱀(예: 도마뱀)을 포함한 여러 동물의 다리 부착 패드는 다양한 표면에 부착할 수 있으며 수직 벽이나 천장을 가로지르는 이동에 사용된다.이러한 유기체의 부착 시스템은 세태라고 알려진 접촉의 말단 요소에서 유사한 구조를 가지고 있습니다.이러한 생물학적 예는 등반로봇,[citation needed] 부츠,[77] 테이프를 만드는 데 영감을 주었다.합성 세태는 또한 건식 접착제 생산을 위해 개발되었다.

광학

상세 정보:구조 착색, 자연 패턴 및 생물에서 영감을 받은 광자학

생체모방 소재는 광학, 광전자 분야에서 주목받고 있다.식물이나 동물의 광합성을 포함한 생물학적 영감이나 생체모방 제품은 아직 거의 알려져 있지 않다.하지만, 자연이 생물학적 자원으로부터 그러한 광학 물질을 어떻게 설계했는지를 이해하는 것은 현재의 연구 분야이다.

페트리 접시에 주조된 셀룰로오스 나노결정 현탁액 필름(직경 3.5cm)의 거시적 이미지

과일과 식물에서 영감을 얻습니다.

생체모방 영감의 한 원천은 식물이다.발전소는 재(action) 결합, 자가(적응성), 자가 수리 및 에너지 자율성을 위한 개념 생성으로 입증되었다.식물에는 중앙 집중식 의사결정 단위(즉, 뇌)가 없기 때문에, 대부분의 식물은 식물의 다양한 기관과 조직에 분산된 자율 시스템을 가지고 있다.그러므로, 그들은 빛, 열, [78]습도와 같은 여러 자극에 반응한다.

한 예로, 육식동물 행성종인 디오네이아 머시풀라, 금성 파리잡이 등이 있습니다.지난 25년 동안, AVFT (인공 금성 파리잡이 로봇)를 개발하기 위한 공장의 운동 원리에 초점을 맞춘 연구가 있었다.먹이를 포획하는 동안 움직임을 통해, 그 식물은 부드러운 로봇 동작 시스템에 영감을 주었습니다.트랩 폐쇄 이동의 고속 스냅 좌굴(100~300ms 이내)은 먹잇감이 특정 시간(20초 이내 2회) 내에 발전소의 털을 트리거할 때 시작된다.AVFT 시스템은 자기, 전기, 가압 공기 및 온도 [79]변화를 통해 트랩 폐쇄 이동이 작동되는 시스템입니다.

식물을 모방하는 또 다른 예는 대리석 베리로도 알려진 폴리아 콘덴사타이다.폴리아 콘덴사타 베리에서 영감을 얻은 셀룰로오스의 키랄 자가조립은 광학적으로 활성화된 [80][81]필름을 만드는 데 이용되었습니다.이러한 필름은 나무나 목화에서 얻은 생분해성 바이오 기반 자원인 셀룰로오스로부터 만들어집니다.구조적 색상은 잠재적으로 영구적일 수 있으며 빛의 화학적 흡수를 통해 얻은 색보다 더 선명한 색을 가질 수 있습니다.꽃가루는 구조적인 색상의 피부를 보이는 유일한 과일은 아니다; 무지개는 또한 마르가리타리아 노빌리스와 [82]같은 다른 종의 열매에서도 발견된다.이 과일들은 눈에 보이는 스펙트럼의 청록색 영역에 무지개 빛깔을 나타내며, 강한 금속성과 반짝이는 시각적 [83]외관을 제공합니다.구조적인 색상은 과일 [83]껍질의 일부인 과육에 있는 셀룰로오스 체인의 구성에서 비롯됩니다.극강의 각 세포는 브래그 반사체처럼 작동하는 다층 외피로 구성되어 있습니다.단, 셀룰로오스 나노크리스탈을 헬리코이드로 자가조립하여 얻은 인공복제에서 발생하는 빛과 달리 과일의 껍질에서 반사되는 [84]빛은 편광되지 않으며, 이는 왼손 원편광만을 반사한다.

Elaeocarpus angustifolius의 열매는 또한 층상 [83]구조를 가진 이리도솜이라고 불리는 특별한 세포의 존재로부터 생기는 구조적 색깔을 보여줍니다.델라브레아 미치애나 열매에서도 비슷한 [83]이리도솜이 발견되었다.

식물에서, 다층 구조는 Selagineella willdenowii와[83] 같은 잎의 표면(표피 위) 또는 상층 [83]표피의 세포 안에 위치한 소위 홍채 세포라고 불리는 세포 내 소기관 내에서 발견될 수 있습니다.예를 들어 열대우림 식물인 베고니아 파보니나는 표피 [83]세포 내에 위치한 홍채층을 가지고 있다.

구조적인 색채는 붉은 해조류 콘드루스 크리스푸스(Irish Moss)[85]와 같은 몇몇 조류에서도 발견되었습니다.

동물로부터의 영감

Morpho butterfly.
구조적인 착색에 의한 Morpho Nutfly의 선명한 파란색은 다양한 기술에 의해 모방되어 왔습니다.

구조적인 색채는 비눗방울, 나비 날개, 그리고 많은 딱정벌레 [86][87]비늘의 무지개 색을 만들어냅니다.폴리에틸메타크릴레이트로부터 초백색 산란막을 만드는데 상분리가 사용되어 딱정벌레 사이포칠루스를 [88]모방했다.LED 조명은 반딧불이의 복부에 있는 비늘 무늬를 모방하도록 설계되어 [89]효율을 향상시킬 수 있습니다.

모포 나비 날개는 [90]각도에 따라 변화하지 않는 선명한 파란색을 만들기 위해 구조적으로 색을 입힌다.이 효과는 다양한 기술로 [91]모방할 수 있습니다.Lotus Cars는 Morpho 나비의 [92]구조적인 파란색을 모방한 페인트를 개발했다고 주장합니다.2007년 퀄컴은 Morpho와 같은 광학적 [93]간섭을 이용한 간섭계 변조기 디스플레이 기술인 "미라솔"을 상용화했습니다.2010년, 드레스 메이커 Donna Sgro는 구조적으로 착색된 섬유로 짜여진 무염색 직물인 Teijin Fiber's Morphotex에서 Morpho 나비 날개 [94][95][96][97][98]비늘의 미세 구조를 모방한 드레스를 만들었습니다.

캐논의 서브파장 구조 코팅은 가시광선 파장 크기의 쐐기형 구조를 채용했다.쐐기 모양의 구조는 빛이 코팅을 통과할 때 굴절률이 지속적으로 변화하여 렌즈 플레어를 크게 감소시킵니다.이것은 나방의 [99][100]눈의 구조를 모방한다.라이트 형제와 레오나르도 다빈치와 같은 유명한 인물들은 [101]새에게서 관찰되는 비행을 재현하려고 시도했다.항공기 소음을 줄이기 위한 노력의 일환으로 연구원들은 공기역학적 압력을 분산시키고 [102]새에게 거의 소리 없는 비행을 제공하도록 적응된 작은 핀릿 또는 라키스 배열이 있는 올빼미 깃털의 앞쪽 가장자리를 살펴보았다.

농업 시스템

울타리나 목축업자를 이용한 총체적 계획 방목은 자연에서 발견되는 광대한 목축업을 모방하기 위해 큰 가축떼의 움직임을 세심하게 계획함으로써 초원을 복원하는 것을 추구한다.모방되어 템플릿으로 사용되는 자연계는 먹이를 먹고 짓밟고 사경을 헤매고 완전히 회복된 후에야 돌아와야 하는 무리지어 사는 포식자들에 의해 밀집된 동물들을 방목하는 것이다.앨런 Savory,[103]도 이번엔 앙드레 Voisin, 풀을 뜯어먹고 이 메서드에 큰 영감을 받았다고 개발과 글로벌 warming,[107][108]이 지난 40만년 동안 grass-graz의 확대 등으로 발생과 비슷한 완화 biodiversity,[105]역전 desertification,[106]증가하고 soil,[104]를 구축하는 데 엄청난 잠재성을 보유하고 있다.Er 생태계 깊은 푸아그라를 만들었다.탄소를 격리시키고 지구를 [109]냉각시키는 비탈진 토양입니다.

퍼머컬처는 자연생태계에서 관찰된 패턴과 탄력적인 특징을 시뮬레이션하거나 직접 활용하는 시스템 전체의 사고를 중심으로 한 일련의 설계 원칙입니다.재생 농업, 재야생, 커뮤니티, 조직 설계 및 개발 등 점점 더 많은 분야에서 이러한 원칙을 사용하고 있습니다.

기타 용도

일부 에어컨 시스템은 팬에 생체모방을 사용하여 공기 흐름을 증가시키면서 전력 [110][111]소비를 줄입니다.

Jas Johl과 같은 기술학자들은 액포 셀의 기능이 적응성이 높은 [112]보안 시스템을 설계하는 데 사용될 수 있다고 추측했습니다.성장을 보호하고 촉진하는 생물학적 구조인 액포의 기능은 안전의 지침 원칙인 적응성의 가치를 밝혀줍니다.액포의 기능과 중요성은 본질적으로 프랙탈이며, 세포는 기본적인 모양이나 크기를 가지고 있지 않다.그 구조는 세포의 요건에 따라 다르다.액포는 위협을 격리하고, 필요한 것을 억제하고, 폐기물을 내보내고, 압력을 유지할 뿐만 아니라, 세포의 확장과 성장에 도움이 됩니다.Johl씨는 이러한 기능은 모든 보안 시스템 [112]설계에 필요하다고 주장합니다.500계 신칸센은 생체모방을 사용하여 에너지 소비와 소음 수준을 줄이고 승객의 [113]편안함을 높였다.NASA와 다른 회사들은 우주여행과 관련하여 벌의 행동 패턴에서 영감을 얻은 군집형 우주 드론과 사막 [114]거미와 관련하여 설계된 옥타포드의 지상 드론을 개발하기 위해 노력해왔다.

기타 테크놀로지

단백질 폴딩은 자체 조립된 기능성 나노 [115]구조의 재료 형성을 제어하기 위해 사용되어 왔습니다.북극곰 털은 열 수집기와 [116]의류 디자인에 영감을 주었습니다.나방의 눈의 [117]빛 굴절 특성은 태양 전지판의 반사율을 줄이기 위해 연구되었다.

Electron micrograph of rod shaped TMV particles
막대형 담배 모자이크 바이러스 입자의 주사 전자 현미경

봄바르디에 딱정벌레의 강력한 기피 스프레이는 스웨덴의 한 회사가 "마이크로 미스트" 스프레이 기술을 개발하도록 영감을 주었습니다. 이 스프레이는 에어로졸 스프레이에 비해 탄소 영향이 낮다고 알려져 있습니다.딱정벌레는 화학물질을 섞고 배 끝에 있는 조종 가능한 노즐을 통해 분무기를 방출하여 [118]쏘고 희생자를 혼란스럽게 합니다.

대부분의 바이러스는 지름이 20에서 300 nm인 외부 캡슐을 가지고 있다.바이러스 캡슐은 매우 견고하며 60°C의 높은 온도에도 견딜 수 있으며 pH [44]2-10 범위에서 안정적입니다.바이러스 캡슐은 나노와이어, 나노튜브, 양자 닷과 같은 나노 디바이스 부품을 만드는 데 사용될 수 있다.담배 모자이크 바이러스(TMV)와 같은 관상 바이러스 입자를 나노파이버와 나노튜브를 만드는 템플릿으로 사용할 수 있는데, 이는 바이러스의 내층과 외층이 모두 결정성장의 핵형성을 유도할 수 있는 대전 표면이기 때문이다.이는 [119]TMV를 템플릿으로 사용한 백금 및 금 나노튜브의 생산을 통해 입증되었습니다.미네랄화된 바이러스 입자는 실리콘, PbS, CdS 등의 다른 물질로 바이러스를 미네랄화함으로써 다양한 pH 값을 견딜 수 있다는 것이 입증되었으며,[120] 따라서 유용한 물질 운반체 역할을 할 수 있습니다.cowpea chlorotic mottle virus (CCMV)라고 불리는 구형 식물 바이러스는 6.5 이상의 pH의 환경에 노출되었을 때 흥미로운 확장 특성을 가지고 있습니다.이 pH 이상에서는 약 2 nm 직경의 60개의 독립된 기공이 환경과 물질을 교환하기 시작합니다.바이러스 캡시드의 구조적 전이는 용액 pH를 조절하여 미네랄의 선택적 흡수와 축적을 위한 바이오모픽 광화에 활용될 수 있다.가능한 응용 분야로는 일련의 pH 세척을 통해 균일한 형태와 크기의 양자 도트 반도체 나노 입자를 만들기 위해 바이러스 케이지 사용을 포함한다.이는 균일한 CdSe 나노입자를 [121]합성하기 위해 현재 사용되는 아포페리틴 케이지 기술의 대안이다.입자가 특정 pH 수준에 노출되면 성분을 방출하기 때문에 이러한 물질은 표적 약물 전달에도 사용될 수 있다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ The brain, the nervous system, and their diseases. Jennifer L. Hellier. Santa Barbara, California. 2015. ISBN 978-1-61069-337-0. OCLC 880809097.{{cite book}}: CS1 유지보수: 기타 (링크)
  2. ^ Vincent, Julian F. V.; et al. (22 August 2006). "Biomimetics: its practice and theory". Journal of the Royal Society Interface. 3 (9): 471–482. doi:10.1098/rsif.2006.0127. PMC 1664643. PMID 16849244.
  3. ^ a b 메리 매카티."바이오닉스의 삶은 멋진 모험을 시작했어"Dayton Daily News, 2009년 1월 29일
  4. ^ Romei, Francesca (2008). Leonardo Da Vinci. The Oliver Press. p. 56. ISBN 978-1-934545-00-3.
  5. ^ 과 비교해 보면:하워드, 프레드(1998년).윌버와 오빌:전기는 라이트 형제의.Dober 출판사. 페이지의 주 33.아이 에스비엔 978-0-486-40297-0.반면 비둘기 떼. 관찰하고 윌버에 의하면, 그와 그의 동생 어느 날.[...]이용 우리가 봤고 새들'[ 오빌]에서 뭔가 1941년에 '먼저 그 way.'에 정통 했던 게 생각할 수 있고 희망에 날아가는 것을 구경하여 측면에 컨트롤의 새들의 법을 발견했다.
  6. ^ a b Vincent, Julian F.V.; Bogatyreva, Olga A.; Bogatyrev, Nikolaj R.; Bowyer, Adrian; Pahl, Anja-Karina (21 August 2006). "Biomimetics: its practice and theory". Journal of the Royal Society Interface. 3 (9): 471–482. doi:10.1098/rsif.2006.0127. PMC 1664643. PMID 16849244.
  7. ^ "Otto H. Schmitt, Como People of the Past". Connie Sullivan, Como History Article. He developed the trigger by studying the nerves in squid and trying to engineer a device that replicated the natural system by which squid nerves propagate.
  8. ^ 인맥의 라이프타임 오브 커넥션:오토 허버트 슈미트, 1913년 - 1998
  9. ^ Vincent, Julian F. V. (November 2009). "Biomimetics — a review". Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part H: Journal of Engineering in Medicine. 223 (8): 919–939. doi:10.1243/09544119JEIM561. PMID 20092091. S2CID 21895651.
  10. ^ 슈미트 O.제3국내생물 물리학 회의1969년. 흥미롭고 유용한 생체모방 변형들. 페이지 297.
  11. ^ Soanes, Catherine; Hawker, Sara (2008). Compact Oxford English Dictionary. ISBN 978-0-19-953296-4.
  12. ^ Vincent, JFV (2009). "Biomimetics — a review". Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part H: Journal of Engineering in Medicine. 223 (8): 919–939. doi:10.1243/09544119JEIM561. PMID 20092091. S2CID 21895651.
  13. ^ Merrill, Connie Lange (1982). "Biomimicry of the Dioxygen Active Site in the Copper Proteins Hemocyanin and Cytochrome Oxidase". Rice University. {{cite journal}}:Cite 저널 요구 사항 journal=(도움말)
  14. ^ a b c Benyus, Janine (1997). Biomimicry: Innovation Inspired by Nature. New York, USA: William Morrow & Company. ISBN 978-0-688-16099-9.
  15. ^ Kurzmann, Ernst; Fladerer, Johannes-Paul (2017). ManagemANT Was Fach- und Führungskräfte von Ameisen lernen können (1. Auflage ed.). Frankfurter Allgemeine Buch. ISBN 9783956012082.
  16. ^ Fladerer, Johannes-Paul; Kurzmann, Ernst (November 2019). WISDOM OF THE MANY : how to create self -organisation and how to use collective... intelligence in companies and in society from mana. BOOKS ON DEMAND. ISBN 9783750422421.
  17. ^ Bhushan, Bharat (15 March 2009). "Biomimetics: lessons from nature-an overview". Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 367 (1893): 1445–1486. Bibcode:2009RSPTA.367.1445B. doi:10.1098/rsta.2009.0011. PMID 19324719.
  18. ^ a b Williams, Hugo R.; Trask, Richard S.; Weaver, Paul M.; Bond, Ian P. (2008). "Minimum mass vascular networks in multifunctional materials". Journal of the Royal Society Interface. 5 (18): 55–65. doi:10.1098/rsif.2007.1022. PMC 2605499. PMID 17426011.
  19. ^ The Engineer (31 March 2017). "The evolution of the aircraft wing". Retrieved 10 December 2018.
  20. ^ "Drone with legs can perch, watch and walk like a bird". Tech. New Scientist. 27 January 2014. Retrieved 17 July 2014.
  21. ^ "How a kingfisher helped reshape Japan's bullet train". BBC. 26 March 2019. Retrieved 2020-06-20.
  22. ^ Ackerman, Evan (2 Apr 2014). "Festo's Newest Robot Is a Hopping Bionic Kangaroo". spectrum.ieee.org. IEEE Spectrum. Retrieved 17 Apr 2014.
  23. ^ "Robotics Highlight: Kamigami Cockroach Inspired Robotics". CRA. 2016-07-18. Retrieved 2017-05-16.
  24. ^ a b c d Biomimetic research for architecture and building construction : biological design and integrative structures. Knippers, Jan., Nickel, Klaus G., Speck, Thomas. Cham: Springer. 2016. ISBN 978-3-319-46374-2. OCLC 967523159.{{cite book}}: CS1 유지보수: 기타 (링크)
  25. ^ Collins, George R. (1963). "Antonio Gaudi: Structure and Form". Perspecta. 8: 63–90. doi:10.2307/1566905. ISSN 0079-0958. JSTOR 1566905.
  26. ^ Radwan, Gehan.A.N.; Osama, Nouran (2016). "Biomimicry, an Approach, for Energy Effecient [sic] Building Skin Design". Procedia Environmental Sciences. 34: 178–189. doi:10.1016/j.proenv.2016.04.017.
  27. ^ Aziz, Moheb Sabry; El sherif, Amr Y. (March 2016). "Biomimicry as an approach for bio-inspired structure with the aid of computation". Alexandria Engineering Journal. 55 (1): 707–714. doi:10.1016/j.aej.2015.10.015.
  28. ^ Speck, Thomas; Speck, Olga (2019), Wegner, Lars H.; Lüttge, Ulrich (eds.), "Emergence in Biomimetic Materials Systems", Emergence and Modularity in Life Sciences, Cham: Springer International Publishing, pp. 97–115, doi:10.1007/978-3-030-06128-9_5, ISBN 978-3-030-06127-2, S2CID 139377667, retrieved 2020-11-23
  29. ^ "The Biomimicry Institute - Examples of nature-inspired sustainable design". Biomimicry Institute.
  30. ^ 엘 아흐마르, 살마 & 피오라반티, 안토니오(2015).더운 기후의 이중 패드를 위한 생체 모방 컴퓨터 설계: 사무실 건물의 다공질 접힌 파사드.
  31. ^ Paar, Michael Johann; Petutschnigg, Alexander (8 July 2017). "Biomimetic inspired, natural ventilated façade – A conceptual study". Journal of Facade Design and Engineering. 4 (3–4): 131–142. doi:10.3233/FDE-171645.
  32. ^ Wong, Nyuk Hien; Kwang Tan, Alex Yong; Chen, Yu; Sekar, Kannagi; Tan, Puay Yok; Chan, Derek; Chiang, Kelly; Wong, Ngian Chung (March 2010). "Thermal evaluation of vertical greenery systems for building walls". Building and Environment. 45 (3): 663–672. doi:10.1016/j.buildenv.2009.08.005.
  33. ^ Liu, Xiaopeng; Chen, Zhang; Yang, Guang; Gao, Yanfeng (2 April 2019). "Bioinspired Ant-Nest-Like Hierarchical Porous Material Using CaCl2 as Additive for Smart Indoor Humidity Control". Industrial & Engineering Chemistry Research. 58 (17): 7139–7145. doi:10.1021/acs.iecr.8b06092. S2CID 131825398.
  34. ^ Lan, Haoran; Jing, Zhenzi; Li, Jian; Miao, Jiajun; Chen, Yuqian (October 2017). "Influence of pore dimensions of materials on humidity self-regulating performances". Materials Letters. 204: 23–26. doi:10.1016/j.matlet.2017.05.095.
  35. ^ Korkmaz, Sinan; Bel Hadj Ali, Nizar; Smith, Ian F.C. (June 2011). "Determining control strategies for damage tolerance of an active tensegrity structure". Engineering Structures. 33 (6): 1930–1939. CiteSeerX 10.1.1.370.6243. doi:10.1016/j.engstruct.2011.02.031.
  36. ^ "The Secret of the Fibonacci Sequence in Trees". 2011 Winning Essays. American Museum of Natural History. 1 May 2014. Retrieved 17 July 2014.
  37. ^ Lienhard, J; Schleicher, S; Poppinga, S; Masselter, T; Milwich, M; Speck, T; Knippers, J (2011-11-29). "Flectofin: a hingeless flapping mechanism inspired by nature". Bioinspiration & Biomimetics. 6 (4): 045001. Bibcode:2011BiBi....6d5001L. doi:10.1088/1748-3182/6/4/045001. ISSN 1748-3182. PMID 22126741. S2CID 41502774.
  38. ^ Jürgen Bertling (2012-05-15), Flectofin, archived from the original on 2021-12-11, retrieved 2019-06-27
  39. ^ Körner, A; Born, L; Mader, A; Sachse, R; Saffarian, S; Westermeier, A S; Poppinga, S; Bischoff, M; Gresser, G T (2017-12-12). "Flectofold—a biomimetic compliant shading device for complex free form facades". Smart Materials and Structures. 27 (1): 017001. doi:10.1088/1361-665x/aa9c2f. ISSN 0964-1726. S2CID 139146312.
  40. ^ 바이오 합성 하이브리드 재료 및 바이오나노 입자, 편집자:Alexander Boker, Patrick van Rijn, 2016년 케임브리지 왕립화학회, https://pubs.rsc.org/en/content/ebook/978-1-78262-210-9
  41. ^ a b Wegst, Ulrike G. K.; Bai, Hao; Saiz, Eduardo; Tomsia, Antoni P.; Ritchie, Robert O. (2014-10-26). "Bioinspired structural materials". Nature Materials. 14 (1): 23–36. doi:10.1038/nmat4089. ISSN 1476-1122. PMID 25344782. S2CID 1400303.
  42. ^ Launey, Maximilien E.; Buehler, Markus J.; Ritchie, Robert O. (June 2010). "On the Mechanistic Origins of Toughness in Bone". Annual Review of Materials Research. 40 (1): 25–53. Bibcode:2010AnRMS..40...25L. CiteSeerX 10.1.1.208.4831. doi:10.1146/annurev-matsci-070909-104427. ISSN 1531-7331. S2CID 6552812.
  43. ^ Wang, Rizhi; Gupta, Himadri S. (2011-08-04). "Deformation and Fracture Mechanisms of Bone and Nacre". Annual Review of Materials Research. 41 (1): 41–73. Bibcode:2011AnRMS..41...41W. doi:10.1146/annurev-matsci-062910-095806. ISSN 1531-7331.
  44. ^ a b 둥샹, 숙관, 디장바이오모픽 광물화:생물학에서 재료까지."금속 매트릭스 복합 재료의 State Key Lab.상하이:상하이 자오퉁 대학, 545-1000번지
  45. ^ Deville, Sylvain; Saiz, Eduardo; Nalla, Ravi K.; Tomsia, Antoni P. (2006-01-27). "Freezing as a Path to Build Complex Composites". Science. 311 (5760): 515–518. arXiv:1710.04167. Bibcode:2006Sci...311..515D. doi:10.1126/science.1120937. ISSN 0036-8075. PMID 16439659. S2CID 46118585.
  46. ^ Munch, E.; Launey, M. E.; Alsem, D. H.; Saiz, E.; Tomsia, A. P.; Ritchie, R. O. (2008-12-05). "Tough, Bio-Inspired Hybrid Materials". Science. 322 (5907): 1516–1520. Bibcode:2008Sci...322.1516M. doi:10.1126/science.1164865. ISSN 0036-8075. PMID 19056979. S2CID 17009263.
  47. ^ Liu, Qiang; Ye, Feng; Gao, Ye; Liu, Shichao; Yang, Haixia; Zhou, Zhiqiang (February 2014). "Fabrication of a new SiC/2024Al co-continuous composite with lamellar microstructure and high mechanical properties". Journal of Alloys and Compounds. 585: 146–153. doi:10.1016/j.jallcom.2013.09.140. ISSN 0925-8388.
  48. ^ Roy, Siddhartha; Butz, Benjamin; Wanner, Alexander (April 2010). "Damage evolution and domain-level anisotropy in metal/ceramic composites exhibiting lamellar microstructures". Acta Materialia. 58 (7): 2300–2312. Bibcode:2010AcMat..58.2300R. doi:10.1016/j.actamat.2009.12.015. ISSN 1359-6454.
  49. ^ Bouville, Florian; Maire, Eric; Meille, Sylvain; Van de Moortèle, Bertrand; Stevenson, Adam J.; Deville, Sylvain (2014-03-23). "Strong, tough and stiff bioinspired ceramics from brittle constituents". Nature Materials. 13 (5): 508–514. arXiv:1506.08979. Bibcode:2014NatMa..13..508B. doi:10.1038/nmat3915. ISSN 1476-1122. PMID 24658117. S2CID 205409702.
  50. ^ Villar, Gabriel; Graham, Alexander D.; Bayley, Hagan (2013-04-05). "A Tissue-Like Printed Material". Science. 340 (6128): 48–52. Bibcode:2013Sci...340...48V. doi:10.1126/science.1229495. ISSN 0036-8075. PMC 3750497. PMID 23559243.
  51. ^ Espinosa, Horacio D.; Juster, Allison L.; Latourte, Felix J.; Loh, Owen Y.; Gregoire, David; Zavattieri, Pablo D. (2011-02-01). "Tablet-level origin of toughening in abalone shells and translation to synthetic composite materials". Nature Communications. 2 (1): 173. Bibcode:2011NatCo...2E.173E. doi:10.1038/ncomms1172. ISSN 2041-1723. PMID 21285951.
  52. ^ Grunenfelder, L.K.; Suksangpanya, N.; Salinas, C.; Milliron, G.; Yaraghi, N.; Herrera, S.; Evans-Lutterodt, K.; Nutt, S.R.; Zavattieri, P.; Kisailus, D. (2014-09-01). "Bio-inspired impact-resistant composites". Acta Biomaterialia. 10 (9): 3997–4008. doi:10.1016/j.actbio.2014.03.022. ISSN 1742-7061. PMID 24681369.
  53. ^ Das, Ratul; Ahmad, Zain; Nauruzbayeva, Jamilya; Mishra, Himanshu (13 May 2020). "Biomimetic Coating-free Superomniphobicity". Scientific Reports. 10 (1): 7934. Bibcode:2020NatSR..10.7934D. doi:10.1038/s41598-020-64345-1. ISSN 2045-2322. PMC 7221082. PMID 32404874.
  54. ^ Studart, André R. (2016). "Additive manufacturing of biologically-inspired materials". Chemical Society Reviews. 45 (2): 359–376. doi:10.1039/c5cs00836k. ISSN 0306-0012. PMID 26750617. S2CID 3218518.
  55. ^ 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.
  56. ^ Gu, Yunqing; Yu, Lingzhi; Mou, Jiegang; Wu, Denghao; Zhou, Peijian; Xu, Maosen (2020-08-24). "Mechanical properties and application analysis of spider silk bionic material". E-Polymers. 20 (1): 443–457. doi:10.1515/epoly-2020-0049. ISSN 2197-4586. S2CID 221372172.
  57. ^ Killian, Christopher E. (2010). "Self-Sharpening Mechanism of the Sea Urchin Tooth". Advanced Functional Materials. 21 (4): 682–690. doi:10.1002/adfm.201001546. S2CID 96221597.
  58. ^ Yao, Y.; Wang, Q.; Wang, H.; Zhang, B.; Zhao, C.; Wang, Z.; Xu, Z.; Wu, Y.; Huang, W.; Qian, P.-Y.; Zhang, X. X. (2013). "Bio-Assembled Nanocomposites in Conch Shells Exhibit Giant Electret Hysteresis". Adv. Mater. 25 (5): 711–718. doi:10.1002/adma.201202079. PMID 23090938. S2CID 205246425.
  59. ^ Vanarse, Anup; Osseiran, Adam; Rassau, Alexander (2016). "A Review of Current Neuromorphic Approaches for Vision, Auditory, and Olfactory Sensors". Frontiers in Neuroscience. 10: 115. doi:10.3389/fnins.2016.00115. PMC 4809886. PMID 27065784.
  60. ^ Youngblood, Jeffrey P.; Sottos, Nancy R. (August 2008). "Bioinspired Materials for Self-Cleaning and Self-Healing". MRS Bulletin. 33 (8): 732–741. doi:10.1557/mrs2008.158. ISSN 1938-1425.
  61. ^ Toohey, Kathleen S.; Sottos, Nancy R.; Lewis, Jennifer A.; Moore, Jeffrey S.; White, Scott R. (2007-06-10). "Self-healing materials with microvascular networks". Nature Materials. 6 (8): 581–585. doi:10.1038/nmat1934. ISSN 1476-1122. PMID 17558429.
  62. ^ Fu, Fanfan; Chen, Zhuoyue; Zhao, Ze; Wang, Huan; Shang, Luoran; Gu, Zhongze; Zhao, Yuanjin (2017-06-06). "Bio-inspired self-healing structural color hydrogel". Proceedings of the National Academy of Sciences. 114 (23): 5900–5905. Bibcode:2017PNAS..114.5900F. doi:10.1073/pnas.1703616114. ISSN 0027-8424. PMC 5468601. PMID 28533368.
  63. ^ Rampf, Markus; Speck, Olga; Speck, Thomas; Luchsinger, Rolf H. (September 2011). "Self-Repairing Membranes for Inflatable Structures Inspired by a Rapid Wound Sealing Process of Climbing Plants". Journal of Bionic Engineering. 8 (3): 242–250. doi:10.1016/s1672-6529(11)60028-0. ISSN 1672-6529. S2CID 137853348.
  64. ^ Yuan, Y. C.; Yin, T.; Rong, M. Z.; Zhang, M. Q. (2008). "Self healing in polymers and polymer composites. Concepts, realization and outlook: A review". Express Polymer Letters. 2 (4): 238–250. doi:10.3144/expresspolymlett.2008.29.
  65. ^ Cummings, Sean C.; Dodo, Obed J.; Hull, Alexander C.; Zhang, Borui; Myers, Camryn P.; Sparks, Jessica L.; Konkolewicz, Dominik (2020-03-13). "Quantity or Quality: Are Self-Healing Polymers and Elastomers Always Tougher with More Hydrogen Bonds?". ACS Applied Polymer Materials. 2 (3): 1108–1113. doi:10.1021/acsapm.9b01095. S2CID 214391859.
  66. ^ "Inspired by Nature". Sharklet Technologies Inc. 2010. Retrieved 6 June 2014.
  67. ^ Yuan, Zhiqing (15 November 2013). "A novel fabrication of a superhydrophobic surface with highly similar hierarchical structure of the lotus leaf on a copper sheet". Applied Surface Science. 285: 205–210. Bibcode:2013ApSS..285..205Y. doi:10.1016/j.apsusc.2013.08.037.
  68. ^ Huh, Dongeun (25 June 2010). "Reconstituting Organ-Level Lung Functions on a Chip". Science. 328 (5986): 1662–1668. Bibcode:2010Sci...328.1662H. doi:10.1126/science.1188302. PMC 8335790. PMID 20576885. S2CID 11011310.
  69. ^ Mayser, Matthias (12 June 2014). "Layers of Air in the Water beneath the Floating Fern Salvinia are Exposed to Fluctuations in Pressure". Integrative and Comparative Biology. 54 (6): 1001–1007. doi:10.1093/icb/icu072. PMID 24925548.
  70. ^ Borno, Ruba (21 September 2006). "Transpiration actuation: the design, fabrication and characterization of biomimetic microactuators driven by the surface tension of water" (PDF). Journal of Micromechanics and Microengineering. 16 (11): 2375–2383. Bibcode:2006JMiMi..16.2375B. doi:10.1088/0960-1317/16/11/018. hdl:2027.42/49048. S2CID 2571529.
  71. ^ Garrod, R. (4 October 2006). "Mimicking a Stenocara Beetle's Back for Microcondensation Using Plasmachemical Patterned Superhydrophobic-Superhydrophilic Surfaces". Langmuir. 23 (2): 689–693. doi:10.1021/la0610856. PMID 17209621.
  72. ^ Bhushan, Bharat (2009-04-28). "Biomimetics: lessons from nature–an overview". Philosophical Transactions of the Royal Society of London A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 367 (1893): 1445–1486. Bibcode:2009RSPTA.367.1445B. doi:10.1098/rsta.2009.0011. ISSN 1364-503X. PMID 19324719.
  73. ^ "Tire treads inspired by tree frogs".
  74. ^ Banik, Arnob; Tan, Kwek-Tze (2020). "Dynamic Friction Performance of Hierarchical Biomimetic Surface Pattern Inspired by Frog Toe-Pad". Advanced Materials Interfaces. 7 (18): 2000987. doi:10.1002/admi.202000987. ISSN 2196-7350. S2CID 225194802.
  75. ^ Seo, Sungbaek; Das, Saurabh; Zalicki, Piotr J.; Mirshafian, Razieh; Eisenbach, Claus D.; Israelachvili, Jacob N.; Waite, J. Herbert; Ahn, B. Kollbe (2015-07-29). "Microphase Behavior and Enhanced Wet-Cohesion of Synthetic Copolyampholytes Inspired by a Mussel Foot Protein". Journal of the American Chemical Society. 137 (29): 9214–9217. doi:10.1021/jacs.5b03827. ISSN 0002-7863. PMID 26172268. S2CID 207155810.
  76. ^ Ahn, B. Kollbe; Das, Saurabh; Linstadt, Roscoe; Kaufman, Yair; Martinez-Rodriguez, Nadine R.; Mirshafian, Razieh; Kesselman, Ellina; Talmon, Yeshayahu; Lipshutz, Bruce H. (2015-10-19). "High-performance mussel-inspired adhesives of reduced complexity". Nature Communications. 6: 8663. Bibcode:2015NatCo...6.8663A. doi:10.1038/ncomms9663. PMC 4667698. PMID 26478273.
  77. ^ "Gecko Tape". Stanford University. Retrieved 17 July 2014.
  78. ^ Speck, Thomas; Poppinga, Simon; Speck, Olga; Tauber, Falk (2021-09-23). "Bio-inspired life-like motile materials systems: Changing the boundaries between living and technical systems in the Anthropocene". The Anthropocene Review. 9 (2): 237–256. doi:10.1177/20530196211039275. ISSN 2053-0196. S2CID 244195957.
  79. ^ Speck, Thomas; Poppinga, Simon; Speck, Olga; Tauber, Falk (2021-09-23). "Bio-inspired life-like motile materials systems: Changing the boundaries between living and technical systems in the Anthropocene". The Anthropocene Review. 9 (2): 237–256. doi:10.1177/20530196211039275. ISSN 2053-0196. S2CID 244195957.
  80. ^ Vignolini, Silvia; Rudall, Paula J.; Rowland, Alice V.; Reed, Alison; Moyroud, Edwige; Faden, Robert B.; Baumberg, Jeremy J.; Glover, Beverley J.; Steiner, Ullrich (2012-09-25). "Pointillist structural color in Pollia fruit". Proceedings of the National Academy of Sciences. 109 (39): 15712–15715. Bibcode:2012PNAS..10915712V. doi:10.1073/pnas.1210105109. ISSN 0027-8424. PMC 3465391. PMID 23019355.
  81. ^ Dumanli, A. G.; van der Kooij, H. M.; Reisner, E.; Baumberg, J.J.; Steiner, U.; Vignolini, Silvia (2014). "Digital color in cellulose nanocrystal films". ACS Applied Materials & Interfaces. 7 (15): 12302–12306. doi:10.1021/am501995e. PMC 4251880. PMID 25007291.
  82. ^ Vignolini, Silvia; Gregory, Thomas; Kolle, Mathias; Lethbridge, Alfie; Moyroud, Edwige; Steiner, Ullrich; Glover, Beverley J.; Vukusic, Peter; Rudall, Paula J. (2016-11-01). "Structural colour from helicoidal cell-wall architecture in fruits of Margaritaria nobilis". Journal of the Royal Society Interface. 13 (124): 20160645. doi:10.1098/rsif.2016.0645. ISSN 1742-5689. PMC 5134016. PMID 28334698.
  83. ^ a b c d e f g Vignolini, Silvia; Moyroud, Edwige; Glover, Beverley J.; Steiner, Ullrich (2013-10-06). "Analysing photonic structures in plants". Journal of the Royal Society Interface. 10 (87): 20130394. doi:10.1098/rsif.2013.0394. ISSN 1742-5689. PMC 3758000. PMID 23883949.
  84. ^ Parker, Richard M.; Guidetti, Giulia; Williams, Cyan A.; Zhao, Tianheng; Narkevicius, Aurimas; Vignolini, Silvia; Frka-Petesic, Bruno (2017-12-18). "The Self-Assembly of Cellulose Nanocrystals: Hierarchical Design of Visual Appearance" (PDF). Advanced Materials. 30 (19): 1704477. doi:10.1002/adma.201704477. ISSN 0935-9648. PMID 29250832.
  85. ^ Chandler, Chris J.; Wilts, Bodo D.; Vignolini, Silvia; Brodie, Juliet; Steiner, Ullrich; Rudall, Paula J.; Glover, Beverley J.; Gregory, Thomas; Walker, Rachel H. (2015-07-03). "Structural colour in Chondrus crispus". Scientific Reports. 5 (1): 11645. Bibcode:2015NatSR...511645C. doi:10.1038/srep11645. ISSN 2045-2322. PMC 5155586. PMID 26139470.
  86. ^ Schroeder, Thomas B. H.; Houghtaling, Jared; Wilts, Bodo D.; Mayer, Michael (March 2018). "It's Not a Bug, It's a Feature: Functional Materials in Insects". Advanced Materials. 30 (19): 1705322. doi:10.1002/adma.201705322. PMID 29517829.
  87. ^ Schenk, Franziska; Wilts, Bodo D.; Stavenga, Doekele G (November 2013). "The Japanese jewel beetle: a painter's challenge". Bioinspiration & Biomimetics. 8 (4): 045002. Bibcode:2013BiBi....8d5002S. doi:10.1088/1748-3182/8/4/045002. PMID 24262911. S2CID 41654298.
  88. ^ Syurik, Julia; Jacucci, Gianni; Onelli, Olimpia D.; Holscher, Hendrik; Vignolini, Silvia (22 February 2018). "Bio-inspired Highly Scattering Networks via Polymer Phase Separation". Advanced Functional Materials. 28 (24): 1706901. doi:10.1002/adfm.201706901.
  89. ^ Ayre, James (January 9, 2013). "Brighter LEDs Inspired By Fireflies, Efficiency Increased By 55%". CleanTechnica. Retrieved June 4, 2019.
  90. ^ Ball, Philip (May 2012). "Nature's Color Tricks". Scientific American. 306 (5): 74–79. doi:10.1038/scientificamerican0512-74.
  91. ^ Song, Bokwang; Johansen, Villads Egede; Sigmund, Ole; Shin, Jung H. (April 2017). "Reproducing the hierarchy of disorder for Morpho-inspired, broad-angle color reflection". Scientific Reports. 7 (1): 46023. Bibcode:2017NatSR...746023S. doi:10.1038/srep46023. PMC 5384085. PMID 28387328.
  92. ^ "Structural Blue: Color Reimagined / Discover the Global World of Lexus". discoverlexus.com. Retrieved 25 September 2018.
  93. ^ Cathey, Jim (7 January 2010). "Nature Knows Best: What Burrs, Geckos and Termites Teach Us About Design". Qualcomm. Retrieved 24 August 2015.
  94. ^ Cherny-Scanlon, Xenya (29 July 2014). "Seven fabrics inspired by nature: from the lotus leaf to butterflies and sharks". The Guardian. Retrieved 23 November 2018.
  95. ^ Sgro, Donna. "About". Donna Sgro. Retrieved 23 November 2018.
  96. ^ Sgro, Donna (9 August 2012). "Biomimicry + Fashion Practice". Fashionably Early Forum, National Gallery Canberra. pp. 61–70. Retrieved 23 November 2018.
  97. ^ "Teijin Limited Annual Report 2006 R&D Efforts" (PDF). Teijin Japan. July 2006. Archived from the original (PDF) on 17 November 2016. Retrieved 23 November 2018. MORPHOTEX, the world's first structurally colored fiber, features a stack structure with several tens of nano-order layers of polyester and nylon fibers with different refractive indexes, facilitating control of color using optical coherence tomography. Structural control means that a single fiber will always show the same colors regardless of its location.
  98. ^ "Fabric Morphotex". Transmaterial. 12 October 2010. Retrieved 23 November 2018.
  99. ^ Ltd 2002-2017, Canon Europa N. V. and Canon Europe. "SubWavelength Structure Coating". Canon Professional Network.
  100. ^ Ltd 2002-2017, Canon Europa N. V. and Canon Europe. "SubWavelength structure Coating". Canon Professional Network.
  101. ^ Kulkarni, Amogh; Saraf, Chinmay (December 2019). "Learning from Nature: Applications of Biomimicry in Technology". 2019 IEEE Pune Section International Conference (PuneCon). IEEE: 1–6. doi:10.1109/punecon46936.2019.9105797. ISBN 978-1-7281-1924-3. S2CID 219316015.
  102. ^ Stevenson, John (November 18, 2020). "Small finlets on owl feathers point the way to less aircraft noise". Phys.org. Retrieved November 20, 2020.
  103. ^ 고소해, 앨런; 조디 버터필드 (1998-12-01) [1988년]종합적인 관리: 의사결정을 위한 새로운 프레임워크 (제2판)워싱턴 D.C.:아일랜드 프레스ISBN 1-55963-487-1.
  104. ^ Teague, W.R.; Dowhower, S.L.; Baker, S.A.; Haile, N.; DeLaune, P.B.; Conover, D.M. (May 2011). "Grazing management impacts on vegetation, soil biota and soil chemical, physical and hydrological properties in tall grass prairie". Agriculture, Ecosystems & Environment. 141 (3–4): 310–322. doi:10.1016/j.agee.2011.03.009.
  105. ^ Undersander, Dan; Temple, Stan; Bartlett, Jerry; Sample, Dave; Paine, Laura. "Grassland birds: Fostering habitats using rotational grazing" (PDF). University of Washington Cooperative extension publishing. Retrieved 5 March 2019.
  106. ^ Weber, K.T.; Gokhale, B.S. (January 2011). "Effect of grazing on soil-water content in semiarid rangelands of southeast Idaho" (PDF). Journal of Arid Environments. 75 (5): 264–270. Bibcode:2011JArEn..75..464W. doi:10.1016/j.jaridenv.2010.12.009. Retrieved 5 March 2019.
  107. ^ "Allan Savious: 사막을 녹화하고 기후변화를 되돌리는 방법"TED Talk, 2013년 2월
  108. ^ Thackara, John (June 2010). "Greener Pastures". Seed Magazine. Archived from the original on 2010-06-06.{{cite journal}}: CS1 유지보수: 부적합한 URL(링크)
  109. ^ Retallack, Gregory (2001). "Cenozoic Expansion of Grasslands and Climatic Cooling" (PDF). The Journal of Geology. University of Chicago Press. 109 (4): 407–426. Bibcode:2001JG....109..407R. doi:10.1086/320791. S2CID 15560105.
  110. ^ "Multi V 5 VRF Air Solution Business LG Global". www.lg.com.
  111. ^ "Fan Air Conditioning and Refrigeration Daikin Global". www.daikin.com.
  112. ^ a b Johl, Jas (September 20, 2019). "BioMimicry: 5 Security Design Principles from the Field of Cellular Biology". Medium.
  113. ^ Warson, Skipper Chong (January 2, 2018). "Looking deeper into biomimicry: how nature inspires design". Medium.
  114. ^ Chen, Rick (2019-04-16). "NASA's New Flying Robots: Bee-ing in Space for the First Time". NASA. Retrieved 2020-05-29.
  115. ^ Gradišar, Helena; Jerala, Roman (February 3, 2014). "Self-assembled bionanostructures: proteins following the lead of DNA nanostructures". Journal of Nanobiotechnology. 12 (1): 4. doi:10.1186/1477-3155-12-4. PMC 3938474. PMID 24491139.
  116. ^ Stegmaier, Thomas; Linke, Michael; Planck, Heinrich (29 March 2009). "Bionics in textiles: flexible and translucent thermal insulations for solar thermal applications". Phil. Trans. R. Soc. A. 367 (1894): 1749–1758. Bibcode:2009RSPTA.367.1749S. doi:10.1098/rsta.2009.0019. PMID 19376769. S2CID 17661840.
  117. ^ Wilson, S.J. Wilson; Hutley, M.C. (1982). "The Optical Properties of 'Moth Eye' Antireflection Surfaces". Journal of Modern Optics. 29 (7): 993–1009. Bibcode:1982AcOpt..29..993W. doi:10.1080/713820946.
  118. ^ 스웨덴 생체 모방: 2013년 12월 13일 웨이백 머신에서 아카이브된 μMist 플랫폼 테크놀로지.2012년 6월 3일 취득.
  119. ^ Dujardin, Erik; Peet, Charlie; Stubbs, Gerald; Culver, James N.; Mann, Stephen (March 2003). "Organization of Metallic Nanoparticles Using Tobacco Mosaic Virus Templates". Nano Letters. 3 (3): 413–417. Bibcode:2003NanoL...3..413D. doi:10.1021/nl034004o.
  120. ^ Douglas, Trevor; Young, Mark (June 1999). "Virus Particles as Templates for Materials Synthesis". Advanced Materials. 11 (8): 679–681. doi:10.1002/(SICI)1521-4095(199906)11:8<679::AID-ADMA679>3.0.CO;2-J.
  121. ^ Yamashita, Ichiro; Hayashi, Junko; Hara, Masahiko (September 2004). "Bio-template Synthesis of Uniform CdSe Nanoparticles Using Cage-shaped Protein, Apoferritin". Chemistry Letters. 33 (9): 1158–1159. doi:10.1246/cl.2004.1158.

추가 정보

  • 베니우스, J. M. (2001)거미가 나타났다.시에라, 86(4), 46-47
  • 하그로브스, K. D. & 스미스, M. H. (2006)자연 생체모방으로부터 영감을 얻은 혁신.에코스, (129), 27-28.
  • Marshall, A. (2009)와일드 디자인: Ecomimicry Project, 북대서양 도서: 버클리.
  • Passino, Kevin M. (2004)최적화, 제어 및 자동화를 위한 생체 모방.스프링거.
  • 파이퍼, W. (2006)자연 에뮬레이트: 산업 생태계의 부상.에코스, (129), 22-26.
  • Smith, J. (2007)그건 지극히 자연스러운 일이다.생태학자, 37세, 52-55세.
  • 톰슨, 더시 W., 성장과 형태에 대하여1942년 제2판 도버 1992년판 (제1판, 1917년)
  • Vogel, S. (2000)고양이 발과 투석기: 자연과 인간의 기계 세계노튼.

외부 링크