«Дизайн от природы» — поток о красивых и функциональных дизайн-решениях в архитектуре, транспорте и инфраструктуре разных стран, основанных на принципах биомимикрии. Биомимикрия (от греч. bios — жизнь и mimesis — подражание) — это направление дизайна, использующее природные механизмы как образец для создания инновационных решений. Поток выходит при поддержке Samsung Galaxy S III — смартфона, объединившего современные технологии и лаконичность природных линий.

 

ПЕКИНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАДИОН

Источник вдохновения: птичье гнездо

Здание национального стадиона было построено к Олимпийским играм 2008 года швейцарскими архитекторами Жаком Херцогом и Пьером де Мероном. Сами же архитекторы впервые и назвали стадион «птичьим гнездом», и это название прочно закрепилось за проектом еще на стадии эскиза.

Строение, так сильно напоминающее гнездо птицы, составлено из огромных стальных элементов весом в тысячу тонн каждый, которые расположены под разными углами и поддерживают друг друга. Наподобие того, как птицы выстилают свое гнездо слоем мха или травинок, обеспечивая термоизоляцию, ячейки конструкции заполнены пленками-мембранами из различных видов полиэтилена — PTFE и ETFE. Оба эти вещества представляют собой прочные водонепроницаемые полупрозрачные структуры и обеспечивают акустическую изоляцию, защищают от ветра и неблагоприятных погодных условий.

С практической стороны, это решение позволило снизить вес здания, а также затраты на его строительство. Есть и экологические плюсы: пленка фильтрует солнечный свет, обеспечивая естественное освещение такой интенсивности, которого хватает на общее освещение стадиона и на поддержание зеленого покрытия. Отсутствие сплошного фасада делает возможной естественную вентиляцию здания.

 

СТОЙКАЯ К ЭРОЗИИ ПОВЕРХНОСТЬ

Источник вдохновения: панцирь скорпиона

Биологи Цзилиньского университета разработали покрытие для воздушного транспорта, которое сможет снизить ущерб, наносимый эрозией. Двигатели самолета и лопасти вертолета сильно изнашиваются под действием атмосферной пыли, поэтому ученые решили посмотреть, как природа научилась приспосабливаться к аналогичному явлению — песчаной буре. Большинство обитателей пустыни стараются избегать бурь, прячась в укрытии, этого не делает только Androctonus Australis, североафриканский пустынный скорпион.

Ученые попытались разобраться, как скорпиону удается обходиться без значительных увечий в такую погоду. Они внимательно рассмотрели хитиновый панцирь скорпиона и обнаружили, что он покрыт крошечными гранулами куполообразной формы, примерно 10 микронов в высоту и 25–80 микронов по диагонали. Компьютерное моделирование песчаной бури подтвердило, что такое устройство поверхности значительно снижает уровень эрозии по сравнению с тем, если бы она была ровной, поскольку гранулы перераспределяют потоки воздуха.

После этого команда сделала образцы аналогичной поверхности и поместила их в ветровой тоннель. Образец, который в большей степени соответствовал параметрам кожи скорпиона, выдержал это испытание лучше всех. Разработанная поверхность может продлить срок эксплуатации самолетов и вертолетов, точно так же как аналогичное естественное покрытие продлевает жизнь скорпиона.

 

«ЗЕЛЕНЫЙ» ИСТОЧНИК ВОДОРОДНОГО ТОПЛИВА

Источник вдохновения: живые листья

Китайский разработчик инновационных материалов Tongxiang Fan предложил новый способ производства водородного топлива, основанный на дизайне листьев растений. Водородное топливо экологически безвредно, теоретически неисчерпаемо и может стать фундаментом новой водородной экономики. Корпорация Toyota, например, уже спроектировала автомобиль на водородном топливе. Главным недостающим звеном в этой системе пока остается бюджетный и экологичный способ его производства.

Чтобы производить водородное топливо наиболее эффективно, китайские ученые разработали искусственный лист, который эффективно поглощает солнечную энергию и использует ее, чтобы преобразовать воду в водород. Иерархическое строение листа стало опорной точкой проекта: лист устроен оптимально, чтобы собирать солнечную энергию. Он состоит из слоя клеток, которые фокусируют солнечный свет, и слоя клеток, которые его поглощают. Чтобы усовершенствовать природную структуру, ученые сначала взяли живой лист анемона и встроили в него неорганические фотокатализаторы: оксид титана и мельчайшие платиновые частицы. В результате этой операции лист стал сначала в восемь раз более активно вырабатывать водород, а после вживления платиновых частиц — в десять раз.

Свои наработки ученый собирается передать дизайнерам и технологам, которые, опираясь на природный образец, смогут построить его эффективную копию и начать широкое производство источника водорода.

 

КОММЕНТАРИЙ ЭКСПЕРТА

Мария Шутова,
кандидат биологических наук, сотрудник Института общей генетики 
им. Н. И. Вавилова РАН

  

«Как национальный стадион, так и самолетное покрытие решают поставленную перед разработчиками задачу — и в обоих случаях этого удается достичь за счет успешного применения природных принципов. Но в каждом из проектов есть, на мой взгляд, свои слабые места. При разработке самолетного покрытия использован, безусловно, эффективный подход для перераспределения потоков воздуха. При этом чем больше будет объект, тем больше должны быть гранулы. С этой точки меня несколько смущает внешний вид самолета — я не уверена, что дизайн будет внушать надежность пассажирам, а не беспокойство.

Что касается национального стадиона, то его акустическая изоляция должна быть на высшем уровне благодаря использованию полиэтилена. Однако полиэтилен не только создает равномерное распределение света, но и равномерный нагрев воздуха, что может делать условия в стадионе невыносимыми в жаркую погоду. Главный вопрос к проекту — в нюансах системы кондиционирования — удается ли ему избежать обычного парникового эффекта при использовании таких водонепроницаемых материалов, особенно когда в нем собираются тысячи людей? На мой взгляд, раздвижная крыша — оптимальный подход для данного типа сооружений».

Текст: Марина Анциперова