Automóviles y el Cráneo de Elefante
¿Alguna vez te has preguntado cómo se las arregla un elefante para llevar la cabeza erguida? Cada colmillo puede pesar hasta 150 libras, y luego están los enormes molares y ese enorme cráneo.
¿Cómo lo hicieron? ¡Aligeran la carga!
El cráneo del elefante incorpora mucho espacio abierto. Es básicamente un panal con puntales óseos delgados que se asemejan a vigas en I, que crean una estructura liviana pero fuerte.
¿Qué tiene esto que ver con los automóviles?
Un ingeniero de Audi tomó nota de este diseño y lo incorporó a varios componentes metálicos. Siguiendo el ejemplo del elefante, pudo mantener la estabilidad y la resistencia estructural al tiempo que reducía el peso total, una gran ventaja cuando se busca aumentar el rendimiento de la gasolina.
* En caso de que se lo pregunte, el diseño del cráneo en forma de panal no es nuevo para los elefantes modernos. Este fragmento de cráneo es en realidad un fósil de un elefante extinto de la Edad de Hielo, probablemente un mamut.
Cigarras, Tiburones y Superficies Antibacterianas
Muchas plantas e insectos poseen superficies antimicrobianas autolimpiantes que las protegen de las bacterias. Por ejemplo, la superficie de las alas de las cigarras está cubierta con púas microscópicas que las defienden de las bacterias invasoras. Las estructuras sirven para romper las células de bacterias gramnegativas al contacto. En el entorno actual de bacterias resistentes a los antibióticos, esto puede proporcionar una nueva arma en nuestro arsenal contra las infecciones. Los investigadores están explorando la creación de un conjunto de referencia de diferentes tamaños y patrones de picos para atacar diferentes bacterias.
En otro caso, los investigadores han notado que la piel de tiburón, con su patrón de pequeñas proyecciones en forma de dientes, está altamente adaptada para resistir la adhesión de organismos como algas y percebes. La pregunta era si una superficie microscópica basada en piel de tiburón podría usarse para evitar que las bacterias se adhieran a las superficies. Y, de ser así, ¿podría usarse para crear recubrimientos para superficies de alto contacto para combatir la propagación y el crecimiento de microbios peligrosos? Hoy en día, Sharklet AF ™, un recubrimiento diseñado para imitar la piel de un tiburón, hace precisamente eso.
Almejas, Algas y Paneles Solares
¿Quiere desarrollar un panel solar más eficiente? Es posible que desee observar de cerca un molusco de proporciones míticas, la almeja gigante.
Al igual que otras almejas, estos gigantes se alimentan filtrando pequeñas partículas de comida de su entorno. Sin embargo, son únicos en el sentido de que también dependen de algunos de los organismos más pequeños de los océanos para sobrevivir.
Cada almeja alberga miles de millones de algas. Las algas producen suficiente alimento a través de la fotosíntesis para alimentarse y complementar las necesidades de la almeja. Están alojados en el manto iridiscente de la almeja, el tejido que forma la pared exterior del cuerpo de un molusco. Debido a que las algas necesitan luz solar para producir alimento, las almejas gigantes a menudo se observan con las válvulas abiertas, exponiendo sus mantos a la luz solar.
Para llevar suficiente luz solar a las algas, la almeja usa células especializadas llamadas “iridocitos” para actuar como pequeños prismas. Estas células forman una capa encima de las algas desde donde dirigen y dispersan la luz solar entrante profundamente en el tejido del manto. También reflejan la luz verde y amarilla lejos de las algas, permitiendo que solo la luz roja y azul beneficiosa llegue al interior.
Estudios recientes sugieren que imitando la disposición estructural de los iridocitos, puede ser posible diseñar un panel solar más eficiente que no dependa tanto del ángulo de los rayos solares y que ayude a mantener las células solares más frías bajo la luz solar directa.
Fibra Óptica y la Canasta de Flores de Venus
La tecnología de fibra óptica utilizada en todos nuestros sistemas de telecomunicaciones modernos utiliza hebras de vidrio o plástico para transmitir información en pulsos de luz. Y, por extraño que parezca, los investigadores están buscando uno de los grupos de organismos más antiguos, las esponjas, para mejorar esta tecnología moderna.
Las esponjas son lo más básico que puedes encontrar cuando se trata de animales. No poseen órganos, ni cerebro, corazón ni estómago. Sin embargo, algunas esponjas de vidrio de aguas profundas, como la canasta de flores de Venus, crean unos esqueletos asombrosos compuestos de fibras de sílice similares al vidrio. Estas fibras no solo transmiten mejor la luz, sino que no requieren las altas temperaturas necesarias para producir las fibras comerciales actuales. También son más fuertes y más flexibles que nuestras versiones actuales.
Al imitar el proceso que utilizan estas esponjas para fabricar fibras de vidrio, la industria de la fibra óptica espera producir fibras de mejor calidad a menores costos.
De Cangrejos Herradura, Empresas Farmacéuticas y Conservación
Los cangrejos herradura son criaturas antiguas cuyo principal reclamo de fama, hasta hace poco, era su costumbre de llegar a la costa por miles a lo largo de la costa atlántica para reproducirse. Todo eso cambió en la década de 1960 cuando los investigadores descubrieron algo notable acerca de una sustancia que se encuentra en su sangre. Cuando se expone a toxinas dañinas, responde atrapando y aislando los contaminantes, dejándolos efectivamente inertes.
Esta capacidad ha creado una demanda para la prueba de lisado de amebocitos de Limulus (LAL) que se utiliza para detectar contaminantes en medicamentos inyectables y en dispositivos médicos. Los “cangrejos” se capturan, desangran y liberan para proporcionar las materias primas para la prueba. Desafortunadamente, a medida que ha aumentado la demanda, también ha aumentado la preocupación por la capacidad de la especie para sostener la recolección. Hay pruebas artificiales en el mercado, pero su adopción generalizada está resultando problemática. Por lo tanto, se ha hecho un llamamiento para gestionar mejor las poblaciones actuales para sostenerlas (y a nosotros).
Muévete a lado Conejito Energizante—Conoce al Robot Canguro Hinchable
Los canguros son únicos entre los grandes animales terrestres, ya que utilizan principalmente el salto como medio de locomoción. De hecho, al dar un salto, un canguro convierte la energía cinética en energía potencial. La energía potencial se almacena y luego se reutiliza para su siguiente salto.
¿Se le ocurre alguna forma de utilizar un sistema de este tipo en la automatización industrial?
Para explorar la posibilidad de ejecutar un robot con su propia energía potencial almacenada, una empresa con sede en Alemania creó un pequeño canguro robótico de un metro de altura que, como el Energizer Bunny, puede seguir funcionando. Sin embargo, en este caso, el robot no obtiene energía de una batería que está destinada al vertedero; está recuperando, almacenando y reutilizando su propia energía.
¡Habla sobre el potencial real!
De los Búhos y los Secretos del Vuelo Silencioso
El problema: el movimiento del aire que pasa sobre las palas hace ruido, a veces mucho ruido. Entonces, ¿cómo se reduce este tipo de ruido en nuestro entorno?
¡Entra el búho, el volante furtivo de la madre naturaleza!
Muchos búhos cazan de noche utilizando el sonido para encontrar a sus presas. Algunos tienen una audición tan sensible que deben reducir la cantidad de sonido que producen en vuelo para que el ruido de sus alas no cause una distracción cuando están cazando.
¿Cómo vuelan tan silenciosamente? Es complicado.
Desde la forma de sus alas y la textura “aterciopelada” de sus plumas, hasta las características específicas asociadas con los bordes delantero y trasero de la superficie de sus alas, los búhos han desarrollado una serie de adaptaciones para reducir el ruido del vuelo.
¿Podemos aplicar lo que sabemos sobre estas adaptaciones para crear un mundo más tranquilo? ¡Definitivamente!
Un ejemplo reciente de un intento de imitar el “terciopelo” del búho cubriendo un perfil aerodinámico con varios tipos de telas produjo una reducción de ruido de 10 decibelios. Esto sugiere que es posible desarrollar un recubrimiento para reducir todo tipo de ruido de las palas en el futuro.
Slime de Caracol y Superpegamento Reutilizable
El problema: la mayoría de los adhesivos reversibles no son muy fuertes y la mayoría de los superadhesivos no son reversibles, y mucho menos reutilizables. Entonces, ¿cómo se crea un adhesivo que sea fuerte y reversible? ¡Pregúntale al caracol de tu vecindario!
La mucosa viscosa que sigue a los caracoles dondequiera que van es maravillosa. Les ayuda en la locomoción, pero también evita que sus cuerpos se sequen al asegurar sus caparazones a todo tipo de superficies durante el calor del día. El limo se asienta en las irregularidades de la superficie donde se seca y se endurece, lo que hace que sea casi imposible desalojar el caracol. Cuando las temperaturas bajan y la humedad aumenta por la noche, la mucosa se ablanda y el caracol sigue su camino. En esencia, la baba de caracol actúa como un superadhesivo que es removible y reutilizable.
Se descubrió que un tipo de hidrogel (como el que hace que las lentes de contacto sean tan flexibles) imita las características de la baba de caracol. Los investigadores esperan usarlo como punto de partida para la creación de un pegamento sin base acuosa con propiedades de baba de caracol.
Madre Naturaleza Azules (y Verdes)
¿Qué tienen en común los pavos reales, las mariposas morfo y muchas otras plantas y animales de colores brillantes? ¡Colores estructurales! Esos azules y verdes increíblemente vívidos que ves a menudo son producidos por el reflejo de ciertos colores de luz creados por estructuras microscópicas incoloras en la superficie de sus alas, escamas y plumas.
Los colores que ve en realidad cambian según su ángulo de visión. Esto se debe a los caminos de reflexión que toma la luz; el camino es diferente cuando la luz incide directamente en la balanza o en ángulo.
Igualmente importante, dado que las estructuras se producen con materiales sólidos, los colores que crean son permanentes. Mientras las estructuras estén intactas, el color no se desvanece con la exposición a la luz. ¡Piense en lo que esto podría significar para la fabricación textil!
El uso de colores estructurales puede incluso conducir a una reducción de las emisiones de dióxido de carbono (CO2). Los laboratorios de todo el mundo están trabajando en técnicas para imitar estas estructuras naturales con la esperanza de crear pigmentos sostenibles, no tóxicos y revestimientos reflectantes para mantener frescos los interiores. El Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley está trabajando en un revestimiento de bricolaje para ventanas que permite el paso de la luz visible mientras refleja la energía infrarroja. Tal recubrimiento reduciría la necesidad de aire acondicionado en regiones bañadas por el sol, recortando las facturas anuales de energía, lo que a su vez reduciría las emisiones de CO2.
Trenes Bala y La Factura del Martín Pescador
Un efecto secundario negativo de un tren que viaja muy rápido a través de un túnel es que empuja una pared de aire frente a él. Esta pared de viento se estrella contra el aire fuera del túnel creando un fuerte sonido explosivo y ejerce una inmensa presión sobre el tren.
Un ingeniero, que también era un entusiasta de los pájaros, razonó que era necesario rediseñar el morro del tren para que cortara el aire, en lugar de empujarlo por delante del tren. Reconoció que un ejemplo perfecto de esto se puede encontrar en el pico de un martín pescador. Estos son pájaros buceadores. Sus picos largos y puntiagudos cortan el agua creando poca o ninguna estela cuando golpean su superficie.
Los trenes de alta velocidad de Japón ahora tienen narices largas en forma de pico que les ayudan a salir silenciosamente de los túneles. El nuevo diseño también mejoró la velocidad y el ahorro de combustible de los trenes.
