Domů     Přírodní technologie: Kde se vynálezci inspirovali?
Přírodní technologie: Kde se vynálezci inspirovali?
22.8.2021

Pro mnoho vynálezů a věcí, které běžně používáme, byla konstruktérům inspirací samotná příroda. Co jiného by mohlo lépe fungovat? Tomuto odvětví se říká biomimetika. Které přírodní „samovolné“ vynálezy tedy dokázalo lidstvo napodobit?

Suchý zip si vzal příklad z bodláku

Za vynálezce suchého zipu je pokládán Švýcar George de Mestral. K jeho objevu mu podle tradovaného příběhu pomohla náhoda. Stalo se to jednoho dne, když se vrátil z lovu.

Ve chvíli, kdy svlékal výstroj, si všimnul, že jeho psovi z této procházky uvízly v srsti bodláky lopuchu.

Tyto pichlavé součásti rostliny začal ze psí srsti vyndávat, ale šlo mu to jen velmi stěží, což jej zaujalo, a tak ještě tentýž večer si vzal bodlinu pod mikroskop a na jejím konci spatřil háčky.

A právě v tu chvíli se v něm zrodil nápad na suchý zip, známý po celém světě jako Velcro (složený název z francouzských slov „velu“ neboli samet a „rachet“, tedy háček). Objev se mu podařilo patentovat v roce 1955.

Na princip suchého zipu přišel Švýcar George de Mestral. Foto: Shutterstock
Na princip suchého zipu přišel Švýcar George de Mestral. Foto: Shutterstock

Jak to vlastně funguje?

Suchý zip se vyrábí tkaním nylonového vlákna tak, aby se dal snadno rozpojovat. Zároveň je jeho odpor vůči bočním silám velmi silný.

Ve velké míře se používá v textilním průmyslu, v 60. letech ho využívali vesmírné programy pro přichytávání nástrojů a nákladů, aby zabránil volnému poletování věcí v beztížném stavu. Jeho výhodou je jednoduchá manipulace a také to, že funguje i pod vodou.

Co jsme opsali od pavouků?

Nad mechanickými vlastnostmi pavoučích vláken žasnou vědci už více než století. Nejzajímavější je hlavně pavoučí závěsné vlákno s tloušťkou desetiny lidského vlasu, které disponuje pevností několikanásobně větší, než mají ocel či kevlar.

Nejpevnější známé pavučiny má madagaskarský pavouk, který spřádá svoje sítě nad toky řek od jednoho břehu k druhému. A i když pavučiny vzdorují silnému větru, vydrží.

Právě tyto pavučiny se staly předlohou pro materiál, z něhož se vyrábějí například neprůstřelné vesty. I tak je pavučina stále desetkrát silnější.

Vědci zkoumali i pevnost pavoučích pavučin. Foto: Shutterstock
Vědci zkoumali i pevnost pavoučích pavučin. Foto: Shutterstock

Základem je bílkovina

Vědci se pokoušeli získat materiál od pavouků žijících ve volné přírodě, ale neuspěli. Selhal i následný pokus o velkochov pavouků. Hejno se totiž kvůli kanibalismu neustále zmenšovalo. Nakonec se kýžený produkt podařilo získat díky genovému inženýrství.

Surovinu pro výrobu materiálu, který byl pro své vlastnosti nazván BioSteel, neboli biologická ocel, produkují transgenní kozy, kterým byl do dědičné informace zabudován gen pro výrobu pavoučího vlákna.

Gen pro bílkovinu pavoučího vlákna byl totiž spojen s kozí mléčnou bílkovinou, a tak se v mléce nachází v rozpuštěném stavu, a to aniž by měnil fyzikální či chuťové vlastnosti mléka. K vysrážení „pavoučiny“ dojde po snížení pH mléka.

Z takto získané bílkoviny se následně upřede vlákno, které je vysoce mechanicky odolné. Má asi třikrát vyšší odolnost než stejně tenké vlákno z kevlaru.

Využití je vskutku široké od padákových lan přes ochranné vesty až třeba po lana zachytávající letadla po přistání na letadlových lodích.

Vlak rychlý jako ledňáček

Proslulé japonské vlaky Šinkanzen se prohánějí po kolejích rychlostí až 320 km/hod. a stále patří mezi nejsvižnější vlaky světa. Na počátku provozu v 60. letech minulého století se však potýkaly s velkou hlučností.

A problém masivního hluku eskaloval zvláště tehdy, když vlak projížděl tunelem a před sebou doslova hrnul vzduch, který vydával nepříjemné a silné zvuky. Problém vyřešil až vášnivý ornitolog, inženýr Eiji Nakacu, který hledal způsob, jak závadu vyřešit.

K vytvoření dokonalé povrchové úpravy vlaku se inspiroval sovami, které dokážou i přes svou značnou hmotnost létat naprosto bezhlučně. I vlak se poté ztišil.

Díky inspiraci od ptáků, nečelí Šinkanzen tolik odporu větru. Foto: Shutterstock
Díky inspiraci od ptáků, nečelí Šinkanzen tolik odporu větru. Foto: Shutterstock

Tvar jako ledňáček

Jenže problémy při vjezdu do tunelů přetrvávaly i po oné „soví úpravě“. A ornitolog si vzpomněl na dalšího zástupce ptačí říše – napadl ho totiž ledňáček.

Tito modří ptáčci totiž v přirozeném prostředí při lovu bleskově střídají řídký vzduch s malým odporem a vodu, která má naopak odpor velký.

Proto Eiji Nakacu upravil přední část vlaku do tvaru, jenž se velmi podobá ledňáččímu zobáku, a tak se podařilo redukovat hluk i třes, který při vjezdu vlaku do tunelu vznikal. A nejen to.

Jako bonus došlo i ke snížení spotřeby elektrické energie o 15 procent a o zvýšení rychlosti o 10 procent.

Hřejivá kombinéza díky bobrům

Bobři patří mezi poslední žijící zástupce čeledi bobrovitých. Žijí převážně v blízkosti vody, kde si z pokácených stromů, větví a hlíny budují hráze, ve kterých si stavějí svá hnízda. Stromy kácejí dolními řezáky, a horní zuby jim slouží jako účinná páka.

Bobři jsou schopni porazit strom o průměru jednoho metru. Ale hlavně mají zajímavou skladbu srsti, kterou tvoří jemná podsada, krytá hrubšími pestíky.

Vlastnost bobří kožešiny se hodili pro výrobu obleků pro surfaře. Foto: Shutterstock
Vlastnost bobří kožešiny se hodili pro výrobu obleků pro surfaře. Foto: Shutterstock

Inspirace pro surfaře

Na těle mají bobři silnou vrstvu tuku, která je chrání před chladem ve vodě. A navíc jejich srst dokáže udržet teplou vrstvu vzduchu, která jim zajišťuje nejen tepelný komfort, ale zamezuje tomu, aby jim až na kůži pronikla voda.

To vše inspirovalo inženýry na Massachusettském technologickém institutu, kteří vyrobili speciální kombinézu určenou surfařům pro chladná období.

Je sice vyrobena z tradičního neoprenu, ale její povrchová úprava připomíná bobří kožešinu a nabízí tak překvapivý tepelný komfort.

Ideální lepidlo od gekona

Gekoni jsou vskutku zajímaví tvorové. Na prstech mají zvláštní adhesivní polštářky, kterými se pevně přidržují podkladu, a tak díky tomu rychle a lehce lezou i po svislých stěnách a kmenech stromů.

Využívají také fenomén van der Waalsovy síly, což jsou stručně řečeno přitažlivé a odpudivé interakce mezi molekulami. Tajemství gekoní přilnavosti spočívá ve speciální struktuře, kterou vytvářejí mikroskopické chloupky na spodní straně polštářků nohou a prstů.

Působí sice na velmi omezenou vzdálenost, ale ta postačuje k udržení potřebné zátěže. Díky těmto špičkám tak mohou gekoni viset na stropě dokonce za jediný prst.

Gekoni mají na prstech zvláštní polštářky, díky nímž se drží na povrchu. Foto: Shutterstock
Gekoni mají na prstech zvláštní polštářky, díky nímž se drží na povrchu. Foto: Shutterstock

Ideální lepidlo

Gekoní dovednosti inspirovaly vědce z univerzity v Manchesteru, kteří usilovně pracovali na vytvoření syntetické tzv. gecko-pásky. V roce 2003 se jim to konečně povedlo.

Jejich američtí kolegové následně produkt ještě zdokonalili, a vznikl tak materiál desetkrát lepivější, než je noha gekona. Jedinou nevýhodou oproti jejímu živému předobrazu je, že se musí na materiál působit daleko větší silou, aby se na podklad přilepil.

I žralok může být vzorem

Žraloci se v mořích pohybují velkou rychlostí. To jim umožňuje hlavně zvláštní povrch kůže, která maximálně snižuje tření ve vodě. Jejich kůži totiž pokrývají drobné špičaté šupiny připomínající malé zuby.

Ty pomáhají žralokům v pohybu tím, že vytvářejí víry, které redukují odpor. Výzkumníci z amerického Harvardu zjistili, že tyto výrůstky zvyšují i poměr vztlaku k odporu nosné plochy, a to až 323 %.

Vědci proto otestovali modelové nosné plochy v nádrži s tekoucí vodou a zjistili, že se většina z nich chová tak, jako by tam žádné zubaté šupiny ani nebyly.

Kůže žraloka posloužila výrobcům letadel. Foto: Shutterstock
Kůže žraloka posloužila výrobcům letadel. Foto: Shutterstock

Žraločí létání

Vlastnostmi žraločí kůže se inspirovali konstruktéři letadel a vyzkoušeli proudění vzduchu a turbulenci kolem žraločí kůže v aerodynamickém tunelu. A odtud již byla jen krátká cesta k vývoji speciálního povrchu trupu letadel.

Při dalším studiu se navíc ukázala i další schopnost žraločí kůže – odpuzovat choroboplodné organismy. A tak se nátěr podobný žraločí kůži dnes používá například v nemocnicích či laboratořích.

Velryby pomáhají s turbínami

Velryby křižují oceány po velmi dlouhou dobu a dokážou bez potíží překonat značné vzdálenosti, a to až tisíce kilometrů. V tom jim pomáhají speciální hrbolky, které mají na ploutvích.

Výzkumníci z námořní akademie Spojených státu a univerzity v Duke zjistili, že tyto hrboly na předních ploutvích snižují odpor vody o 32 % a zároveň zvyšují vztlak o 8 %. Princip je podobný jako v případě žraločí kůže.

Hrbolky vyvíjejí prostorový třídimenzionální proud. Ovšem každý hrbolek vytváří vír opačný.

Hrbolky, které mají velryby na ploutvích, vytváří vír. Foto: Shutterstock
Hrbolky, které mají velryby na ploutvích, vytváří vír. Foto: Shutterstock

Budoucnost turbín

Ploutve se tak staly inspirací pro inženýry, kteří pracovali na konstrukci lopatek větrných turbín, křídel letadel, vrtulí či chladicích ventilátorů.

Prudké poryvy větru z různých směrů vyvíjí na vrtule větrné turbíny tlak a díky hrbolkům mohou stavitelé turbín docílit lepšího nastavení úhlu vrtulí a navýšení otáček, a to vše při zachování maximální bezpečnosti.

Pavouci ještě jednou

Pavouci patří opravdu mezi nejzajímavější živočichy na zemi. Vědce tak zajímá nejen jejich pavučina, ale i celková stavba těla i způsob pohybu. Pavoučí tělo a dlouhé nohy jim umožňují dostat se takřka do každé skulinky.

Právě na tom postavili konstruktéři z německého Frauenhoferova institutu svůj nový vynález – robota vytištěného přesně podle vzoru pavoučího těla.

Budoucnost záchranářů

Robot by se tak mohl využívat hlavně při záchranářských pracích ve stísněných prostorech a také v prostředích, která mohou být pro člověka nebezpečná. Jednalo by se především o situaci, kdy by došlo k přírodní katastrofě nebo průmyslové havárii.

Vědci předpokládají, že robot by byl vybavený kamerou nebo čidly, které by analyzovaly nebezpečné látky. Na robotovi pracují i Češi.

Software pro pavouka navrhl Jan Bayer z Fakulty elektrotechnické ČVUT. Tento program dokáže robota řídit a získat informace o území, kudy by měl projít. Sám pak navrhne optimální cestu terénem, a záchranáři tak budou vědět, kterou bezpečnou cestu zvolit.

Foto: Shutterstock
Související články
Věda a technika
Fascinující svět hlubokomořských příkopů: Život v nejhlubších místech oceánu
Oceány pokrývají více než 70 % naší planety, a přesto je jejich hlubokomořské dno jedním z nejméně prozkoumaných míst na Zemi. Pod hladinou se skrývají záhadné a monumentální hlubokomořské příkopy, které představují nejhlubší body oceánu. Jsou to místa extrémních tlaků, mrazivých teplot a naprosté tmy, přesto jsou domovem fascinujících a jedinečných forem života. Prozkoumejte s […]
Věda a technika
Miniaturní zázraky a chytrá řešení: Budoucnost je kompaktní a propojená
V době, kdy se snažíme maximalizovat efektivitu a minimalizovat naši uhlíkovou stopu, se na trhu objevují produkty, které jsou nejen kompaktní, ale i plné chytrých řešení. Od nejlehčí pumpičky na světě, přes čističky vzduchu využívající přírodní materiály, až po revoluční chytré prsteny, které monitorují naše zdraví s neuvěřitelnou přesností. Budoucnost je zde a je menší, […]
Věda a technika
Ježura australská: Bodlinatý požírač mravenců s bleskurychlým jazykem
Podívejte se do světa ježury australské, fascinujícího tvora s lepkavým jazykem a tělem, které je zároveň zbraní. Prozkoumejte legendy a báje, spojené s tímto ikonickým zvířetem, kterému domorodci přezdívají „bodlinatý požírač mravenců“. Ježura australská (Tachyglossus aculeatus) je jedním ze čtyř žijících druhů australských ježur. Poprvé byla popsána roku 1792 anglickým botanikem a zoologem Georgem Shawem […]
Věda a technika
Tren a las Nubes: Cesta do oblak, kde se tají dech
Představte si železnici, která se vine vysoko v Andách, kde se oblaky dotýkají vrcholů hor a vzduch je řídký a chladný. Tren a las Nubes, neboli Vlak do oblak, je jednou z nejúžasnějších a zároveň nejadrenalinovějších železničních tratí na světě. Připravte se na cestu plnou nezapomenutelných výhledů a úžasných technických řešení, kde se vám dech […]
reklama
lifestyle
Šerpové: Tajemství himálajských „lidí z Východu“ a jejich superschopnosti
Objevte fascinující svět Šerpů, etnika žijícího v drsných podmínkách Himálaje, jejichž jméno se stalo synonymem pro neuvěřitelnou odolnost a horolezeckou zdatnost. Ponořte se do jejich historie, kultury a vědeckých objevů, které naznačují, že jejich schopnosti ve vysokých nadmořských výškách mohou být zakódovány přímo v jejich DNA. Jak se tito „lidé z Východu“ stali legendami Mount […]
Fenomén Trabant: Malý, levný, lidový symbol socialistického světa
Trabant se stal víc než jen automobilem; byl to symbol éry, touhy a každodenního života v socialistickém bloku. Tento minimalistický vůz, na který se čekalo i deset let, představoval pro mnohé splněný sen o vlastním autě. Přes své technické nedostatky se zapsal do srdcí milionů a jeho kultovní status přetrvává dodnes. Ponořte se s námi […]
Mizející profese a jejich stinné stránky: Od majáku k horám
V době, kdy technologie neustále mění trh práce, mizí některá kdysi klíčová a osamělá povolání. Připravte se na pohled do světa, kde požární hlídky nahrazují drony a majáky řídí stroje. Poznejte temné stránky samoty a psychické zátěže, které tyto profese přinášely, a zjistěte, co je to „kabinová horečka“. Kuriózní povolání Mizející profese a jejich stinné […]
Samota za polárním kruhem a v divočině: Život na okraji civilizace
Většina z nás si nedokáže představit život bez neustálého kontaktu s lidmi, přesto existují povolání, která vyžadují absolutní samotu, často v extrémních podmínkách. Připravte se na mrazivé příběhy z antarktických stanic, drsného Yellowstonu a odlehlých základen, kde se lidská odolnost testuje na samou hranici. Jak vypadá svět, když jste v něm úplně sami? Kuriózní povolání […]
reklama
věda a technika
Slavné nadzvukové stroje: Vzestup a pád Concordu a Tu-144
Sny o rychlé civilní letecké dopravě se v 70. letech minulého století zdály být na dosah ruky. Ikony jako britsko-francouzský Concorde a sovětský Tupolev Tu-144 brázdily oblohu nadzvukovou rychlostí, zkracovaly cestovní časy a slibovaly novou éru cestování. Jaká byla jejich sláva a tragický osud? Pojďme se podívat na příběhy těchto legendárních strojů, které navždy změnily […]
Zapomenuté znalosti starověkého Egypta: Měli Egypťané elektřinu a létající stroje?
Starověký Egypt byl civilizací, která udivuje svými pokročilými znalostmi v mnoha oblastech, od architektury a matematiky až po lékařství. Jejich pochopení světa se opíralo o koncept harmonie a rovnováhy, ma’at, který je vedl k neustálému zdokonalování a inovacím. Nicméně, některé teorie jdou ještě dál a spekulují o existenci „zapomenutých znalostí“, které by daleko přesahovaly naše […]
Sloni, surikaty a psi: Nečekané spánkové rituály suchozemských zvířat
Spí sloni jen dvě hodiny denně, a to většinou vestoje? Drží se mořské vydry za tlapky, aby se ve spánku neztratily? A víte, že kočky prospí skoro dvě třetiny dne, aby se připravily na lov? I když se nám to možná zdá zvláštní, spánek suchozemských zvířat je plný fascinujících rituálů a adaptací, které jsou výsledkem […]
Centrální železnice v Peru: Dechberoucí cesta Andami, kde se stoupá k oblakům
Peru, země starobylých civilizací a majestátních And, je domovem jedné z nejúžasnějších a nejnáročnějších železničních tratí na světě. Centrální železnice v Peru (Ferrocarril Central Andino) není jen dopravní tepnou, je to dobrodružství, které vás zavede do závratných výšek a nabídne neopakovatelné výhledy. Připravte se na cestu, kde každý odjezd vlaku je pro místní událostí číslo […]
Nenechte si ujít další zajímavé články
Dulce: Dobrota, které neodoláte
panidomu.cz
Dulce: Dobrota, které neodoláte
Ta dobrota se jmenuje dulce de leche a možná už jste ji objevili v obchodech. Ale nepochybujte o tom, že doma připravená bude ještě lepší. Název je španělský a znamená jednoduše „mléčná sladkost“. Původ ovšem není úplně jednoznačný, o autorství této receptury se pře hned několik latinskoamerických zemí a k tomu Francie, kde se traduje,
Ferdinand I. zatrhl šizení na tržištích
historyplus.cz
Ferdinand I. zatrhl šizení na tržištích
„Prvotřídní kvalita, dovoz z Itálie,“ přesvědčuje kupec s látkami bohatou pražskou měšťanku. Žena pečlivě osahává štůček mušelínu. „Vezmu si pět loket,“ prohlásí. Kupec rychle naměří požadovanou délku. Pořádný kus mu přitom zůstane za prsty…   „Na šaty ho bude málo, milostpaní. Stačí jenom na sukni,“ zhodnotí švadlena množství růžového mušelínu. „Ošidili vás, podívejte.“ Vezme do ruky dřevěnou
Kouzlení s vodou z potoků a studánek
nejsemsama.cz
Kouzlení s vodou z potoků a studánek
Voda má v magii zvláštní místo. Má jedinečné vlastnosti, které pro vás mohou být nejen zdrojem osvěžení, ale i duchovní síly a léčení. Voda z potoků a studánek má moc přinést do vašeho života pozitivní změny a obnovit vaši energii. Využitím těchto přírodních zdrojů v magii můžete obohatit své rituály a přinést do svého života větší harmonii a klid. Je důležité
Ten můj chlap je prostě báječný
skutecnepribehy.cz
Ten můj chlap je prostě báječný
Jsem holka Štěstěny, tvrdila moje máma, když jsem doma představila Mirka. Mohla na něm oči nechat. To nadšení ji neopustilo nikdy. Myslím, že mi trochu záviděla, ale nikdy jsem jí to neřekla. Tátu měla ráda, ale co si pamatuji, tak jsme s Mirkem byli zamilovaní mnohem víc. Jsme spolu moc rádi Tehdy byla jiná doba, když
Září Svobodová díky nové lásce?
nasehvezdy.cz
Září Svobodová díky nové lásce?
Přestože jí osud připravil až příliš kruté momenty, nikdy nepřestala věřit, že bude znovu šťastná. Sympatická herečka ze seriálu Ulice Ilona Svobodová (64) se má už několik týdnů potkávat se stejně
Hříbková omáčka
tisicereceptu.cz
Hříbková omáčka
Královskou houbou českých lesů je pravý hřib. Suroviny 400 g houby 1 větší cibule 2 lžíce másla 200 ml šlehačky 100 ml zakysané smetana 1 bobkový list 5 kuliček nového koření petrželka ne
Krvavé maltské podzemí a tajemná Petra
enigmaplus.cz
Krvavé maltské podzemí a tajemná Petra
V oblasti Paola na předměstí hlavního města La Valetta na Maltě se v roce 1902 dostala skupina dělníků do problémů. S několika se při rozbíjení skal propadla zem. „Dostaňte nás odsud, něco tady je,“ z
Historické Boskovice: Procházka od hradu k zámku
epochanacestach.cz
Historické Boskovice: Procházka od hradu k zámku
Návštěvou jednoho města si snadno zajistíme program třeba na celý víkend. Boskovice totiž nabízejí hned dvě významné architektonické památky, vzdálené od sebe jen půl kilometru. A tak se vydejme za hradem i za zámkem do krásné jihomoravské krajiny. Trhová osada Boskovice na okraji Drahanské vrchoviny vznikla někdy ve13. století, a už v roce 1313 kronikáři zaznamenali
Pátrání po nacistickém zlatě: Je ukryté pod hladinou německého jezera?
epochalnisvet.cz
Pátrání po nacistickém zlatě: Je ukryté pod hladinou německého jezera?
Nad vodou se převalují chuchvalce mlhy, ze kterých se náhle vynoří siluety několika člunů. Mají velmi podivnou posádku. Dobře živení, po zuby ozbrojení muži v černých uniformách a na straně druhé: zubožená těla oblečená v chatrných vězeňských hadrech. Co tato přízračná scéna znamená?   Je jaro roku 1945, druhá světová válka se chýlí ke konci. Jezero Stolpsee
Stinná stránka rozvinutějších mozků: rychleji stárnou
21stoleti.cz
Stinná stránka rozvinutějších mozků: rychleji stárnou
Lidský mozek, více než jakýkoliv jiný orgán, odlišuje náš druh od ostatních. Během posledních přibližně sedmi milionů let se jeho velikost a složitost výrazně zvýšila, což nám umožnilo používat jazyk,
&Beyond: Nezapomenutelné safari napříč východní Afrikou pro romantiky i dobrodruhy
iluxus.cz
&Beyond: Nezapomenutelné safari napříč východní Afrikou pro romantiky i dobrodruhy
&Beyond, světově uznávaný lídr v oblasti luxusní ekoturistiky, představuje své rozmanité portfolio safari lodgů a kempů ve východní Africe. Jako lídr v oblasti zodpovědného cestovního ruchu organi
Dechberoucí „katedrála“ v oblacích
rezidenceonline.cz
Dechberoucí „katedrála“ v oblacích
Třípodlažní penthouse na vrcholu nejvyššího věžáku severně od 72. ulice v New Yorku „patřil“ jednomu z protagonistů populárního seriálu, mapujícího život milionářské rodiny Royových. Jakkoliv jsou jejich osudy fiktivní, nemovitosti, v nichž „žijí“, jsou velmi reálné. Ohromující luxusní byt s pěti ložnicemi, čtyřmi koupelnami a výhledem na Husdon Yards je přitom jenom jednou z nemovitostí
Provozovatel: RF HOBBY, s. r. o., Bohdalecká 6/1420, 101 00 Praha 10, IČO: 26155672, tel.: 420 281 090 611, e-mail: sekretariat@rf-hobby.cz