Blockdit Logo (Mobile)
รู้เรื่องสัตว์ๆ
•
4 เม.ย. 2022 เวลา 01:08 • วิทยาศาสตร์ & เทคโนโลยี
รู้เรื่องสัตว์ ๆ ตอนที่ 25 | Biomimicry สิ่งประดิษฐ์ที่ปิ๊งไอเดียจากสัตว์ ตอนที่ 1
ธรรมชาติออกแบบคัดสรรสิ่งมีชีวิตให้สามารถดำรงชีวิตและปรับตัวได้ในสภาพแตกต่างกันไป มีสีสัน รูปร่างและการใช้ชีวิตที่ต่างกัน
เมื่อความหลากหลายของสิ่งมีชีวิตมาเจอกับความช่างสังเกตของมนุษย์ก็นำมาซึ่งไอเดียบรรเจิดและการสร้างสรรค์วัสดุและอุปกรณ์ต่าง ๆ ที่ช่วยสร้างความสะดวกสบายให้กับชีวิตมนุษย์
ตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบันที่เทคโนโลยีมีพัฒนาขึ้นและช่วยส่งเสริมศาสตร์ Biomimicry หรือการเลียนแบบสิ่งมีชีวิตในธรรมชาติให้ล้ำสมัยยิ่งขึ้น ทั้งที่เป็นของใช้ในชีวิตประจำวัน อาวุธ โครงสร้าง และยานพาหนะต่าง ๆ
ตอนหาข้อมูลสำหรับตอนนี้ก็คิดว่าน่าจะเขียนสั้น ๆ แค่ตอนเดียว แต่ยิ่งหาข้อมูลก็ยิ่งพบว่ามีสิ่งประดิษฐ์และนวัตกรรมจากธรรมชาติที่น่าสนใจเยอะมากกกกก (อันนี้ดูเฉพาะสัตว์นะคะยังไม่รวมพืชเลย)
เลยตั้งใจว่าจะเขียนซีรี่ย์ Biomimicry ประมาณ 4-5 ตอน มาให้ได้อ่านกันค่ะสำหรับตอนที่ 1 ขอเป็นหมวดของใช้ทั่วไปใกล้ตัวแล้วกันนะคะ มาดูกันว่าของสิ่งประดิษฐ์ชิ้นไหนได้แรงบันดาลใจมาจากสัตว์อะไรกันบ้าง
ตีนตุ๊กแก
https://www.velcro.com/business/products/self-engaging-and-bak-to-back/
ถ้าหากดูจากชื่อไทยเชื่อว่าเกือบทุกคนคงต้องทายว่าสิ่งประดิษฐ์นี้ต้องมีที่มาจากตุ๊กแก🦎เพื่อนรักแน่ ๆ แต่บอกเลยว่าไม่ใช่ค่ะ!
Velcro หรือแถบตีนตุ๊กแก ถูกคิดค้นขึ้นโดยวิศวกรชาวสวิตเซอร์แลนด์ชื่อว่า Georges de Mestral และถูกจดสิทธิบัตรในปี ค.ศ. 1958 หรือกว่า 60 ปีที่แล้ว
โดยสิ่งประดิษฐ์ชิ้นนี้เกิดจากแนวคิดเมื่อสิบปีก่อนหน้านั้น คือในปี ค.ศ. 1948 จอร์จสังเกตเห็นดอกหญ้าเจ้าชู้ (Burdock) ที่มักติดแน่นตามเสื้อผ้าและขนสุนัขของเขา เขาจึงได้เก็บตัวอย่างของดอกหญ้ามาส่องกล้องจุลทรรศน์🔬
และพบว่าที่ปลายดอกหญ้ามีลักษณะเป็นตะขอเล็ก ๆ จึงสามารถคล้องอยู่กับเส้นใยบนขนสัตว์และเสื้อผ้าได้ เขาจึงคิดค้นผลิตแถบตะขอและห่วงไนลอนสำหรับติดแถบผ้า และเรียกชื่อสิ่งประดิษฐ์ชิ้นนี้ว่า “เวลโคร” (Velcro)
เวลโครมีประโยชน์อย่างมากต่ออุตสาหกรรมเสื้อผ้า วิทยาศาสตร์และวงการแพทย์ แม้ว่าสิทธิบัตรชิ้นนี้จะหมดอายุไปแล้วตั้งแต่ปี 1979 แต่ก็ยังมีผู้ผลิตขึ้นมาเลียนแบบมากมาย และยังคงเรียกกันว่า “เวลโคร” เหมือนเช่นเดิม
ซึ่งความช่างสังเกตและสร้างสรรค์ของเค้าไม่ธรรมดาเลยจริง ๆ นึกภาพเราเจอหญ้าเจ้าชู้ติดอยู่ตามเสื้อผ้าหรือขนสุนัขก็คงคิดแค่จะเอาออก ไม่ได้คิดจะไปส่องกล้องหรืออะไรแต่ Georges de Mestral คิดและประดิษฐ์ Velcro ออกมาตั้งแต่ 60 กว่าปีก่อน อย่างไรก็ตามขออนุมานว่าน้องหมา🐶ก็มีส่วนต่อแรงบันดาลใจในการประดิษฐ์ Velcro ด้วย...นิดหน่อย😅
แถบกาวพลังตุ๊กแก ‘Geckskin’
https://www.behance.net/gallery/54899591/GeckSkin-Package-Design
แต่ใครที่ตอบตุ๊กแก🦎ก็ไม่ต้องเสียใจนะคะ เพราะตุ๊กแกเองก็เป็นแรงบันดาลใจในการสร้างสิ่งประดิษฐ์เจ๋งๆ หลายอย่างเลยค่ะ
ทีมวิจัยจาก MIT ได้พัฒนาแถบกาวพลังตุ๊กแกในชื่อ 'Geckskin' ที่เรียกได้ว่ามีความเหนียวมหาศาล โดยแม้จะมีขนาดเท่า ๆ กับกระดาษจดแผ่นหนึ่งแต่มีแรงยึดถึง 317 กิโลกรัม!
ซึ่งแนวทางการพัฒนามาจากการเลียนแบบความสามารถในการไต่ผนังและยึดเกาะกับพื้นผิวที่หลากหลายของตุ๊กแก ซึ่งความสามารถนี้มีเคล็ดลับมากจากขนขนาดจิ๋วนับล้าน ๆ เส้นใต้นิ้วเท้าของตุ๊กแนั่นเอง และรู้หรือไม่ว่าตามทฤษฏีสามารถยกน้ำหนักได้มากถึง 113 กิโลกรัม!
โดยแรงดึงดูดมหาศาลนี้มาจากการที่ปลายขนขนาดเล็กแต่ละเส้นนับล้านเส้นนี้สามารถสร้างแรงดึงดูดระหว่างโมกุลทำให้เกิดการยึดติดกับพื้นผิวที่สัมผัสในทิศทางที่จำเพาะ ดังนั้นการถอนเท้าออกเพื่อก้าวต่อไปจึงใช้แรงน้อยมากเพราะเพียงดันเท้าไปด้านข้าง แรงยึดที่จำเพาะกับทิศทางก็จะหายไป
และนี่คือความสามารถเฉพาะตัวที่ธรรมชาติมอบให้ตุ๊กแก และมนุษย์เราไม่ได้เลียนแบบเพื่อทำเทปกาวเท่านั้นนะคะ แต่ยังพัฒนาไปถึงการสร้างหุ่นยนต์ที่ไต่กำแพงได้ด้วยเท้าที่เลียนแบบตีนตุ๊กแก
https://news.mit.edu/2009/stickybot-092509
การเลียนแบบตุ๊กแกยังไม่หมดแค่นี้ เรียกว่าพี่เค้าความสามารถรอบด้านมีอะไรให้ศึกษาเยอะมากเลยนะคะ
ในอนาคตความลับในดวงตาของตุ๊กแกอาจเป็นกุญแจสำคัญในการปรับปรุงการมองเห็นของมนุษย์ได้ เพราะจากการmujตุ๊กแกเป็นหนึ่งในสัตว์ไม่กี่ชนิดที่สามารถมองเห็น ‘สี’ ได้ในเวลากลางคืน และยังมีสายตาที่ไวกว่ามนุษย์ถึง 350 เท่า
โดยนักวิจัยจาก Lund University พบว่าในเรตินาของตุ๊กแกมีแต่ cone cell ที่มีความหนาแน่นสูงเท่านั้น ซึ่งนั่นทำให้ตุ๊กแกสามารถตรวจจับความยาวคลื่นแสงที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้นได้ โดยเชื่อว่าจะนำความสามารถนี้ไปปรับปรุงการผลิตเลนส์กล้องและคอนแทคเลนส์ได้ในอนาคต
หลอดไฟ LED💡
https://news.ufl.edu/articles/2018/08/did-bats-invent-fireflies.html
หิ่งห้อย แมลงปีกแข็งที่เปล่งแสงระยิบระยับในยามค่ำคืน นอกจากจะสร้างความงดงามให้ผู้ได้พบเห็นแล้ว ยังช่วยสร้างแรงบันดาลใจให้นักวิทยาศาสตร์คนหนึ่งในการพัฒนาหลอดไฟฟ้า LED ให้สว่างไสวยิ่งขึ้นด้วย
หิ่งห้อยมีลักษณะพิเศษที่มีอวัยวะเรืองแสงบริเวณส่วนท้องด้านล่าง โดยแสงจะส่องผ่านชั้นเปลือกแข็งออกมาโดยจากการศึกษา ศ.วีนเยอรอง และคณะ พบว่า เปลือกที่ว่านี้มีโครงสร้างคล้ายเกล็ดปลา ซึ่งยื่นออกมาในมุมที่แตกต่างกัน ทำให้เปล่งแสงออกมาได้มาก
ทีมวิจัยพบว่า ปลายเกล็ดที่ยื่นออกมาเอียงทำมุมเหมือนหลังคาโรงงานอุตสาหกรรม พวกเขาจึงเลียนแบบลักษณะเด่นนี้เพื่อทำให้หลอดไฟ LED สว่างขึ้น โดยเคลือบวัสดุไวต่อแสงด้านบนหลอดไฟ LED แบบธรรมดา แล้วใช้เลเซอร์ทำให้มันมีพื้นผิวเหมือนหลังคาโรงงาน
ซึ่งผลที่ได้คือทำให้หลอดไฟมีแสงสว่างเพิ่มขึ้นกว่า 50% และเป็นการใช้พลังงานไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด
โลชั่นป้องกันแดด🦛
https://www.worldwildlife.org/species/hippopotamus
โลชั่นป้องกันแดดที่เราใช้กันทั่วบ้านทั่วเมืองแท้ที่จริงเป็นแนวคิดมาจากเจ้า ฮิปโป หรือ hippopotamus นั่นเอง
โดย Christopher Viney อาจารย์ด้านวิศวกรรมได้ทำการศึกษาว่าเหตุใดฮิปโปโปเตมัสจึงมีผิวหนังที่เปียกชื้นและไม่เคยไหม้เลยแม้จะอยู่ภายใต้แสงอาทิตย์ตลอดทั้งวัน
ฮิปโปโปเตมัส (Hippopotamus) เป็นสัตว์ขนาดใหญ่ มีผิวหนา ตัวสีชมพูอมแดง บ้างก็สีเข้มจนเกือบเป็นสีน้ำตาล สีที่เราสังเกตเห็นเกิดจาก Blood Sweat หรือเหงื่อเลือด ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ที่ได้ศึกษาเรื่องราวของฮิปโปในตอนแรกเป็นผู้ตั้งชื่อให้เนื่องจากมีของเหลวที่ไหลซึมออกมาจากผิวหนังเหมือนเหงื่อแต่ว่ามีสีแดง
โดยพบว่าในจองเหลวนั้นเป๋นกรด 2 ชนิด ได้แก่ Hipposudoric acid และ Norhipposudoric acid ซึ่งถูกขับออกมาจากผิวหนัง
โดยไม่ได้เป็นทั้งเลือดหรือเหงื่อของฮิปโป แต่เป็นสารต่อต้านการเจริญเติบโตของแบคทีเรียซึ่งอาจจะเกาะอยู่ตามผิวหนัง เป็นสารฆ่าเชื้อตามธรรมชาติ โดยสรรพคุณที่สำคัญก็คือช่วยปกป้องผิวหนังของฮิปโปจากรังสี UV โดยการดูดซับเอารังสีไว้
นักวิทยาศาสตร์จึงศึกษาการสร้างโมเลกุลลอกเลียนธรรมชาตินี้ และนำมาผลิตเป็นโลชั่นที่มีคุณสมบัติเช่นเดียวกันกับโมเลกุลบนผิวหนังของฮิปโปในที่สุด
ชุดดำน้ำและชุดว่ายน้ำ
https://oacasinnovations.weebly.com/background.html
สัตว์บกอย่างมนุษย์เราได้รับแรงบันดาลใจจากสัตว์ที่ใช้ชีวิตในน้ำในการผลิตอุปกรณ์สำหรับการดำน้ำและว่ายน้ำเหล่านี้
ไม่ว่าจะเป็นการเลียนแบบขนของนาก🦦เพื่อทำเป็นชุดดำน้ำ (bodysuit) โดยนักวิทยาศาสตร์จาก MIT ได้เลียนแบบขนนากสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมสุดน่ารักที่ลอยตัวในน้ำได้เก่งมาก
โดยการสร้างยางที่คล้ายขนสัตว์ซึ่งเป็นกลไกที่นากใช้เพื่อทำให้ร่างกายอบอุ่น โดยการดักจับอากาศไว้ระหว่างเส้นขนแต่ละเส้นเมื่ออยู่ในน้ำ ซึ่งจะสามารถดักจับอากาศที่อบอุ่นเอาในขนที่หนาแน่นได้
ส่วนในวงการว่ายน้ำ🏊‍♂️โดยเฉพาะการแข่งขันโอลิมปิคมักมีการเปิดตัวชุดนักกีฬาที่ออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อช่วยเพิ่มสมรรถนะในการแข่งขันทุกปี โดยหากย้อนในอดีตจะพบว่าชุดว่ายน้ำส่วนใหญ่จะเป็นแบบที่ปกปิดร่างกายแค่เพียงบางส่วนเท่านั้น
แต่ในโอลิมปิกปี 2009 บริษัท Speedo ได้ออกแบบชุดว่ายน้ำ Fastskin ที่เลียนแบบลักษณะผิวหนังของฉลาม🦈 โดยถักผ้าให้มีโครงสร้างเป็นสันนูนที่มีขนาดรูปร่างเช่นเดียวกับสันนูนรูปตัว v ที่อยู่บนผิวหนังของฉลามซึ่งมีประสิทธิภาพในการลดแรงต้านขณะว่ายน้ำ
และจากนั้นก็มีการพัฒนารูปแบบชุดว่ายน้ำมาอย่างต่อเนื่อง ซึ่งนอกจากจะสวยงามแล้วยังเพิ่มประสิทธิภาพในการว่ายน้ำให้กับนักกีฬาได้ด้วย
อ้างอิง

ดูเพิ่มเติมในซีรีส์

โฆษณา