Bionik – at skabe teknologi inspireret af naturen – er ikke noget nyt.
Stenaldermænd kopierede naturen, da de slagtede dyr og tog deres pels på for at holde varmen. Leonardo da Vinci efterlignede fugle, da han for 500 år siden tegnede sine berømte skitser af flyvemaskiner.
Men det er først nu, at bionik spirer som videnskab herhjemme. Torben Lenau, lektor ved DTU Management på Danmarks Tekniske Universitet, er en af landets førende bionik-forskere, og han har samlet ti af de bedste eksempler på, hvordan opfindere nu om dage lader sig inspirere af naturen til at skabe højteknologiske løsninger.
Her er bionikkens top 10:
Nr. 10: Højhus ventileres som termitbo
I Zimbabwes hovedstad, Harare, ligger Eastgate Centre – en stor bygning med indkøbscenter og kontorfaciliteter, der ventileres og afkøles på naturlig manér ligesom termitboer på savannen.
»Termitboerne har altid en konstant luftfugtighed og temperatur indeni, uanset hvordan omgivelserne er. Det styrer de simpelthen ved det luftskifte, der er i dem,« siger Torben Lenau.
»De kan køle ned ved at åbne for luftkanaler, og det er det, man udnytter i Eastgate-bygningen. Man laver luftskiftet på samme måde med nogle trækkanaler, så man kan hive luft ud af bygningen og hive det ind på rette sted nede i kælderen og dermed køle,« siger han.
Bygningen er lavet af materialer, der har en høj varmekapacitet, så den varme, der om dagen dannes af maskiner, mennesker og solen, bliver optaget af materialerne, uden at temperaturen stiger synderligt.
\ Hvad betyder biomimetik og bionik?
Biomimetik kaldes også bionik og er afledt af de græske ord bios og mimestei, som betyder henholdsvis liv og at efterligne.
Ordet bionik menes at være en sammenskrivning af biologi og elektronik eller mekanik.
Især på engelsk dækker ’bionics’ også mere snævert over erstatning af dele af kroppen med kunstige lemmer og elektromekaniske komponenter.
Om aftenen og natten stiger den varme luft op og ud igennem skorstene, mens køligere luft trækker ind fra bunden af bygningen og op igennem hulrum i gulvpladerne, indtil bygningens materialer er kølet tilpas meget ned til den næste dag. Bygningens vægge og vinduer er samtidig placeret og lavet på en måde, så solens stråler varmer bygningen mindst muligt om sommeren.
Eastgate Centre er designet af den lokale arkitekt Mike Pearce i samarbejde med det London-baserede ingeniørfirma Arup, og centret åbnede i 1996. Mike Pearce modtog syv år senere Prins Claus-prisen for sin bio-inspirerede arkitektur. I begrundelsen stod der, at bygningens naturlige ventilationssystem kostede en tiendedel af et almindeligt air condition-system, og at dets energiforbrug var 35 procent lavere end seks konventionelle bygninger i Harare tilsammen.
\ Læs mere
Nr. 9: Svampe erstatter flamingoskum
Når vi køber et fjernsyn eller et møbel, medfølger der en masse emballage i form af flamingo, som vi straks smider ud igen. På lossepladsen havner det hvide skummateriale oftest i containeren med småt brændbart, fordi det ikke kan betale sig at genbruge det.
Det er selvsagt ikke miljøvenligt, for produktionen kræver meget olie og udleder mange drivhusgasser. Et andet problem er, at flamingo nedbrydes ekstremt langsomt, så det kan ligge og flyde i naturen i mange år.
Derfor har firmaet Ecovative Design skabt en bæredygtig erstatning. De har lavet et materiale af den underjordiske del af svampe – det man kalder svampemycelium – som kan bruges til isolering og emballage.
»Den del af svampen, man ser normalt, er jo bare frugtlegemet, men nedenunder er der et stort rodsystem. Hvis du graver en ganske almindelig champignon op, vil du se, at der er ret meget masse i det der mycelium, og det kan bindes sammen,« siger Torben Lenau og forklarer hvordan:
»De tager en række frøskaller eller halm og fylder det i en form og gør det fugtigt. Derefter poder de en svamp – altså tager noget mycelium og lægger i et hjørne – og så lukker de formen og sætter den et mørkt sted i en uge. Nede i formen gror svampen ved at spise noget af det organiske materiale og brede sit mycelium ud. Efter en uge dræber de svampen ved at varme den op til ca. 65 grader, og så er den død og ligner flamingoskum,« forklarer Torben Lenau.
Efter svampematerialet har udtjent sin værnepligt som stødabsorberende indpakning af f.eks. en flaske vin eller en fladskærm, kan det smides i kompostbunken derhjemme. Det kan desuden bruges til isolering af bygninger.
Nr. 8: Ballonbro heler sig selv som lianer
I den franske alpeby Lanslevillard kan skiløbere krydse over en flod på en 52 meter lang ballonbro. Da det er ballonen, der bærer broen, har arkitekterne bag været nødt til at sikre sig mod, at al luften fiser ud, hvis der går hul på den.
»Det gør man ved at gøre den selvhelende, og der har man så studeret lianer – sådan nogle som Tarzan svang sig i. Lianer har nogle ret lange strukturer, så de er ret følsomme over for, hvis der går hul på dem, så de ikke forbløder. Så hvordan lukker en lian effektivt og hurtigt, når der går hul den?« spørger Torben Lenau og svarer selv:
»På indersiden af lianen er der nogle væskebærende lag. I lianens væsker er der nogle partikler, som sætter sig i såret og lukker det. Lidt ligesom når vi danner sår – den gør det bare hurtigere,« forklarer han.
»Det princip, for hvordan du hurtigt får noget til at flyde til hullet og lukke det, sådan at du kan forhindre, at ballonen taber meget luft, udnytter de i ballonen. Det er den belægning, der ligger på indersiden af ballonen, som er halvflydende og virker på samme måde,« siger Torben Lenau.
Nr. 7: Kemikere efterligner muslingers superlim
Blåmuslinger lever for det meste der, hvor vandet er iltrigt. Det kan være i en tidevandszone, og for ikke at blive ødelagt i brændingen, klistrer muslingen sig til f.eks. sten ved hjælp af nogle hæftetråde, som dannes i en kirtel, der sidder i den bagerste del af muslingens fod.
»Men hvordan kan den holde fast der? Det er nogle temmelig store kræfter, der hiver i den,« siger Torben Lenau og fortæller, at man er i gang med at undersøge trådene med henblik på rent kemisk at efterligne dem og lave en ny superlim.
»Muslingen udskiller nogle stoffer på den der fod, som sidder nede på stenen, som gør, at den kan lime sig fast. Den laver simpelthen en superlim, og det er den superlim, man prøver at aflure recepten på,« forklarer han.
Rurer, der på en lignende måde kan sætte sig fast på moler, kan også et trick, som lim-producenter gerne vil kopiere.
»Selvom vi synes, at de sidder fast, så kan de faktisk flytte sig. De kan opløse deres superlim igen og flytte sig. Det er ret smart. Et er at lave en ny, stærk 10-sekunders-lim, men når man så tilsætter noget andet, så kan man tage tingen af igen og flytte den, og det er ret eftertragtet,« fortæller Torben Lenau.
To af de kemikere, der prøver at efterligne blåmuslinger, er danske Niels Holten Andersen fra University of Chicago og Henrik Birkedal fra Århus Universitet. De arbejder på at lave et plaster, der kan reparere sig selv. Selvheling er nemlig en af hemmelighederne bag, at muslingernes limende tråde er så stærke.
»Hver gang, der opstår en lille revne i dem, så lukker den igen. Det hænger sammen med den måde, den er struktureret på – den er lidt flydende. Det er lidt ligesom linoleum på et køkkenbord. Hvis du skærer i det med en kniv uden at skære for dybt, vil du opdage, at revnen er væk, når du kommer igen dagen efter. Den er også selvhelende, simpelthen fordi den er lidt flydende, så linolien flyder ind og lukker revnen, og det samme sker i muslingens tråde,« siger Torben Lenau.
Den selvhelende mekanisme tænkes at kunne blive brugt til at lave lak til biler, der kan hele ridser af sig selv. Den kan også bruges på alle mulige andre konstruktioner som kabler eller skibe, hvor det vil være smart med en overflade, der automatisk kan lukke revner og dermed gøre konstruktionen stærkere.
Nr. 6: Slimsvamp designer optimalt tognet
Japanske forskere har fundet ud af, at en encellet organisme kan bruges til at simulere, hvor togbaner skal ligge for at få det optimale transportsystem. Det drejer sig om en slimsvamp, der altid udbreder sig i den retning, der er bedst i forhold til at nå hen til føde, og det er denne evne til at lave optimale fødekorridorer, som japanerne udnytter.
»De har lavet et sjovt forsøg, hvor de har taget et luftbillede af Tokyo, hvor man kan se jernbaneforbindelserne. Så har de sat slimsvampen et sted på kortet og anbragt havreflager, der hvor stationerne ligger,« fortæller Torben Lenau.
»Slimsvampen gør så det, at den gror ud i alle retninger, og når den så møder en havreflage, så optimerer den sin fødekorridor, der hvor der er en pointe i det. Så spiser den havreflagen, og sådan fortsætter den derudaf. Det spændende er så, at dens udbredelse på kortet er stort set identisk med togbanernes virkelige placering,« siger Torben Lenau.
Derfor kan den encellede organisme bruges til at optimere trafikkanaler såsom gange i store bygninger, motorveje og jernbaneforbindelser.
»Det kan du også med computerprogrammer, men slimsvampen laver en kompleks simulering. En normal computersimulering har kun et mål, og det kan være at lave et tognet med færrest skinner, hurtigst transporttid, eller at den ikke må være sårbar ligesom det danske tognet, hvor man kan sige, at hvis der kommer en bombe på Nørreport, så er vi solgt, fordi det hele er afskåret,« siger Torben Lenau og fortsætter:
»I slimsvampens system kan du godt afskære en forbindelse og bare køre en anden vej rundt. Den har altså både taget højde for at bruge færrest materialer – altså færrest skinner, der er en hurtig transport, og den er ikke sårbar, hvis der pludselig bliver afskåret en forbindelse.«
»Pointen er, at man skal have en petriskål med en slimsvamp som supplement til computerens simuleringsprogram. Spørgsmålet er bare, om computernørderne gider sidde med en petriskål,« griner Torben Lenau.
