Biomimicry sa Engineering

Disenyo Hamon

Bahagi ka ng isang pangkat ng mga inhinyero na binigyan ng hamon ng pagbuo ng isang sistema o gusali na ilalagay sa buwan. Ang sistema o gusali ay dapat na batay sa isang produkto o sistemang matatagpuan sa likas na katangian. Magsasaliksik ka ng mga ideya sa online, pagkatapos ay magtrabaho bilang isang koponan upang bumuo ng isang sketch ng iyong disenyo. Isasaalang-alang mo rin ang pagpapatawad sa iyong ideya.

Pamantayan ng 

• Disenyo upang mailagay sa buwan.
• Ang disenyo ay dapat na batay sa isang produkto o system na matatagpuan sa likas na katangian.

hadlang

• Gumamit lamang ng mga ibinigay na materyal.

Ano ang isang Patent?

Ang isang patent para sa isang imbensyon ay ang pagbibigay ng karapatan ng isang pag-aari sa imbentor, na ibinigay ng Patent at Trademark Office ng isang bansa. Ang pamamaraan para sa pagbibigay ng mga patent, mga kinakailangang inilagay sa patentee, at ang lawak ng mga eksklusibong mga karapatan ay malawak na nag-iiba sa pagitan ng mga bansa alinsunod sa mga pambansang batas at kasunduan sa internasyonal. Sa Estados Unidos, ang termino ng isang bagong patent ay 20 taon mula sa petsa kung saan ang aplikasyon para sa patent ay naihain o, sa mga espesyal na kaso, mula sa petsa ng isang naunang nauugnay na aplikasyon ay naihain, napapailalim sa pagbabayad ng mga bayarin sa pagpapanatili. Ang mga patent na may utility ay pinoprotektahan ang mga kapaki-pakinabang na proseso, makina, artikulo ng paggawa, at mga komposisyon ng bagay. Ang ilang mga halimbawa: hibla optika, computer hardware, gamot. Binabantayan ng mga patent ng disenyo ang hindi awtorisadong paggamit ng mga bago, orihinal, at pandekorasyon na disenyo para sa mga artikulo ng paggawa. Ang hitsura ng isang tukoy na sapatos na pang-atletiko o isang helmet ng bisikleta ay protektado ng mga patent ng disenyo. Ang mga patent sa halaman ay ang paraan ng pagprotekta sa naimbento o natuklasan na mga asekswal na kopya ng halaman. Ang mga hybrid na rosas ng tsaa, mais na Silver Queen, at mga kamatis na Better Boy ay lahat ng mga uri ng mga patent ng halaman.

Mga Sikat na Patent

Pin sa Kaligtasan: Ang patent para sa "safety pin" ay inisyu noong Abril 10, 1849 kay Walter Hunt, ng New York. Ang pin ni Hunt ay ginawa mula sa isang piraso ng kawad, na naikulong sa isang bukal sa isang dulo at isang hiwalay na mahigpit na pagkakahawak at pagturo sa kabilang dulo, na pinapayagan ang punto ng kawad na mapilit ng tagsibol sa clasp.

Makinang panghugas: Ang isang patent para sa unang praktikal na washing machine ng pinggan ay inisyu noong Disyembre 28, 1886 kay Josephine Garis Cochran ng Shelbyville, Illinois. Siya ay mayaman, madalas na nakakaaliw, at nais ng isang makina na maaaring maghugas ng pinggan nang mabilis, at hindi ito pinaghiwalay. Nang hindi siya makahanap ng isa, siya mismo ang nagtayo nito.

Paano Magrehistro ng isang Patent

Ang bawat bansa, o kung minsan ang isang rehiyon ay may sariling mga pamamaraan sa patent. Halimbawa, sa Europa, mayroong European Patent Office; sa Estados Unidos, namamahala ang US Patent at Trademark Office sa proseso ng patent. Nasaan ka man, kailangan mong idisenyo ang iyong produkto sa papel o sa isang computer at partikular na ipakita kung bakit ang iyong disenyo ay naiiba sa iba. Sa kaliwa ay isa sa mga unang guhit ng bote ng Coca Cola, at sa kanan, ay isang kopya ng disenyo ng patent. Kailangan mo ring suriin upang makita kung may ibang naimbento kung ano sa tingin mo ang ginawa mo! Subukang maghanap para sa isang trademark sa www.uspto.gov/patents.

Ano ang Biomimicry?

Ang mga tao ay palaging inspirasyon ng kalikasan - at ang mga inhinyero ay walang kataliwasan! Sa buong kasaysayan, mga istraktura, system, at materyal na binuo ng mga inhinyero ay may mga ugat sa natural na istruktura, system, at materyales. Halimbawa, ang echolocation na ginamit ng mga paniki sa dilim ay nakatulong na humantong sa mga pagpapabuti sa teknolohiya ng tungkod para sa mga bulag na tao. Tiningnan ng iba ang mga pamamaraan na ginagamit ng mga beetle upang kumuha ng tubig mula sa hamog na ulap, o kung paano makatutulong ang istraktura ng isang dahon ng lotus na ilayo ang kahalumigmigan mula sa ibabaw - humantong ito sa pagbabago ng ibabaw ng mga tela sa nanoscale upang sila rin ay maitaboy ang tubig. At, ginaya ng gecko tape ang feed ng isang butiki ng tuko sa pamamagitan ng pagsasama ng mga buhok na nanoscopic. Ang iba pang mga inhinyero ay tumingin sa paraan ng mga anay gusali ng tower ay may mga istrakturang idinisenyo upang mapanatili ang isang pare-pareho na temperatura sa mga klima na may malawak na pag-indayog ng temperatura. Ang gusali ng Eastgate sa Harare, Zimbabwe ay may mga passive, self-cool system na na-modelo sa mga tambak ng anay. Ang gusali, isang halo ng mga tanggapan, tindahan at paradahan ng kotse, ay gumagamit ng isang average ng 90 porsyento na mas kaunting enerhiya kaysa sa isang maihahambing na istraktura na nag-iimbak ng higit sa $ 3.5 milyon mula nang buksan noong 1990s.

Kung paano mapuputol ng mga pakpak ng butterflies ang pandaraya sa bangko

Kamakailan lamang natuklasan ng mga siyentipiko at inhinyero ng University of Cambridge ang isang paraan ng paggaya sa nakamamanghang maliwanag at magagandang kulay na matatagpuan sa mga pakpak ng mga tropikal na butterflies. Ang mga natuklasan ay maaaring magkaroon ng mahahalagang aplikasyon sa industriya ng pag-print ng seguridad, na tumutulong na gawing mas mahirap i-forge ang mga bank note at credit card. Ang paggaya sa pinaka-makulay, nakakahumaling na mga ibabaw ay pinatunayan mailap. Ito ay bahagyang dahil sa halip na umasa sa mga kulay, ang mga kulay na ito ay ginawa ng light bouncing off microscopic istruktura sa mga pakpak ng mga insekto. Si Mathias Kolle, nagtatrabaho kasama si Propesor Ullrich Steiner at Propesor Jeremy Baumberg ng Unibersidad ng Cambridge, ay nag-aral ng Indonesian Peacock o Swallowtail butterfly (Papilio blumei) (Ang imahe sa kanan ay kagandahang-loob: University of Cambridge), na ang mga kaliskis sa pakpak ay binubuo ng masalimuot, mikroskopiko mga istruktura na kahawig sa loob ng isang karton ng itlog. Dahil sa kanilang hugis at ang katunayan na ang mga ito ay binubuo ng mga kahaliling layer ng cuticle at hangin, ang mga istrukturang ito ay gumagawa ng matinding kulay. Gamit ang isang kumbinasyon ng mga pamamaraan ng nanofabrication - kabilang ang self-assembling at atomic layer deposition - Si Kolle at ang kanyang mga kasamahan ay gumawa ng istrukturang magkatulad na mga kopya ng mga kaliskis ng butterfly, at ang mga kopya na ito ay gumawa ng parehong matingkad na mga kulay tulad ng mga pakpak ng mga butterflies. Pati na rin ang pagtulong sa mga siyentipiko na makakuha ng isang mas malalim na pag-unawa sa pisika sa likod ng mga kulay ng mga paru-paro, ang paggaya sa kanila ay may mga promising aplikasyon sa pag-print sa seguridad.

China Winter Olympics

Ang istraktura ng National Aquatic Center sa Beijing, Tsina ay nakatayo sa napakalaking baluktot na mga poste sa paligid ng labas na katulad ng isang pugad. Pinag-aralan ng pangkat ng pagdidisenyo ang ilang hindi mabilang na natural na mga pugad para sa pag-unawa sa habi na pattern ng mga thread. Ang ilang daang mga modelo ay nilikha para sa disenyo.

Ang mga tao ay palaging inspirasyon ng kalikasan - at ang mga inhinyero ay walang kataliwasan! Sa buong kasaysayan, mga istraktura, system, at materyal na binuo ng mga inhinyero ay may mga ugat sa natural na istruktura, system, at materyales. Halimbawa, ang echolocation na ginamit ng mga paniki sa dilim ay nakatulong na humantong sa mga pagpapabuti sa teknolohiya ng tungkod para sa mga bulag na tao. Tiningnan ng iba ang mga pamamaraan na ginagamit ng mga beetle upang kumuha ng tubig mula sa hamog na ulap, o kung paano makatutulong ang istraktura ng isang dahon ng lotus na ilayo ang kahalumigmigan mula sa ibabaw - humantong ito sa pagbabago ng ibabaw ng mga tela sa nanoscale upang sila rin ay maitaboy ang tubig. At, ginaya ng gecko tape ang feed ng isang butiki ng tuko sa pamamagitan ng pagsasama ng mga buhok na nanoscopic. Ang iba pang mga inhinyero ay tumingin sa paraan ng mga anay gusali ng tower ay may mga istrakturang idinisenyo upang mapanatili ang isang pare-pareho na temperatura sa mga klima na may malawak na pag-indayog ng temperatura. Ang gusali ng Eastgate sa Harare, Zimbabwe ay may mga passive, self-cool system na na-modelo sa mga tambak ng anay. Ang gusali, isang halo ng mga tanggapan, tindahan at paradahan ng kotse, ay gumagamit ng isang average ng 90 porsyento na mas kaunting enerhiya kaysa sa isang maihahambing na istraktura na nag-iimbak ng higit sa $ 3.5 milyon mula nang buksan noong 1990s.

Kung paano mapuputol ng mga pakpak ng butterflies ang pandaraya sa bangko

Kamakailan lamang natuklasan ng mga siyentipiko at inhinyero ng University of Cambridge ang isang paraan ng paggaya sa nakamamanghang maliwanag at magagandang kulay na matatagpuan sa mga pakpak ng mga tropikal na butterflies. Ang mga natuklasan ay maaaring magkaroon ng mahahalagang aplikasyon sa industriya ng pag-print ng seguridad, na tumutulong na gawing mas mahirap i-forge ang mga bank note at credit card. Ang paggaya sa pinaka-makulay, nakakahumaling na mga ibabaw ay pinatunayan mailap. Ito ay bahagyang dahil sa halip na umasa sa mga kulay, ang mga kulay na ito ay ginawa ng light bouncing off microscopic istruktura sa mga pakpak ng mga insekto. Si Mathias Kolle, nagtatrabaho kasama si Propesor Ullrich Steiner at Propesor Jeremy Baumberg ng Unibersidad ng Cambridge, ay nag-aral ng Indonesian Peacock o Swallowtail butterfly (Papilio blumei) (Ang imahe sa kanan ay kagandahang-loob: University of Cambridge), na ang mga kaliskis sa pakpak ay binubuo ng masalimuot, mikroskopiko mga istruktura na kahawig sa loob ng isang karton ng itlog. Dahil sa kanilang hugis at ang katunayan na ang mga ito ay binubuo ng mga kahaliling layer ng cuticle at hangin, ang mga istrukturang ito ay gumagawa ng matinding kulay. Gamit ang isang kumbinasyon ng mga pamamaraan ng nanofabrication - kabilang ang self-assembling at atomic layer deposition - Si Kolle at ang kanyang mga kasamahan ay gumawa ng istrukturang magkatulad na mga kopya ng mga kaliskis ng butterfly, at ang mga kopya na ito ay gumawa ng parehong matingkad na mga kulay tulad ng mga pakpak ng mga butterflies. Pati na rin ang pagtulong sa mga siyentipiko na makakuha ng isang mas malalim na pag-unawa sa pisika sa likod ng mga kulay ng mga paru-paro, ang paggaya sa kanila ay may mga promising aplikasyon sa pag-print sa seguridad.

China Winter Olympics

Ang istraktura ng National Aquatic Center sa Beijing, Tsina ay nakatayo sa napakalaking baluktot na mga poste sa paligid ng labas na katulad ng isang pugad. Pinag-aralan ng pangkat ng pagdidisenyo ang ilang hindi mabilang na natural na mga pugad para sa pag-unawa sa habi na pattern ng mga thread. Ang ilang daang mga modelo ay nilikha para sa disenyo.

Pagtutulungan at Pagpaplano ng Engineering

Bahagi ka ng isang pangkat ng mga inhinyero na binigyan ng hamon ng pagbuo ng isang sistema o gusali na batay sa buwan na batay sa isang produkto o system na matatagpuan sa likas na katangian. Magsasaliksik ka ng mga ideya sa online, pagkatapos ay magtrabaho bilang isang koponan upang bumuo ng isang iginuhit na diagram. Isasaalang-alang mo rin ang pag-patente ng iyong ideya, at ipapakita ang iyong mga disenyo sa iyong klase.

Phase ng Pananaliksik

Basahin ang mga materyales na ibinigay sa iyo ng iyong guro. Kung mayroon kang access sa internet, bisitahin din ang Asknature.org, at maglaan ng kaunting oras upang tuklasin ang iba't ibang mga hamon at solusyon na inaalok ng kalikasan. Halimbawa, maaari kang maghanap para sa "mag-imbak ng oxygen" o "anay" o anumang nauugnay sa kung ano ang isinasaalang-alang mong gawin. Makakuha ng mga ideya sa pamamagitan ng pagtingin sa kung ano ang gumagana ng iba.

Phase ng Pagpaplano at Disenyo

Parehong pinag-aralan ni Leonardo da Vinci kung paano lumilipad ang mga ibon at gumuhit din ng mga masalimuot na paglalarawan ng kanyang mga disenyo bilang paghahanda sa konstruksyon. Sa parehong paraan, natagpuan ni George de Mestral, isang Swiss engineer na nag-hiking sa Alps na maraming burs mula sa isang puno ng burdock ang dumidikit sa kanyang kasuotan .... kalaunan ay naimbento niya ang kilala ngayon bilang Velcro. Ngunit kailangan din niyang iguhit ang kanyang mga ideya upang makakuha ng isang patent para sa kanyang imbensyon. Maaari mong makita ang isang pahina ng kanyang patent sa kanan. Ang pagmomolde sa proseso ng paghabi ng mga kawit ay tumagal ng walong taon, at tumagal ng isang taon upang likhain ang loom na pumantay sa mga loop pagkatapos ng paghabi sa kanila. Tumagal siya ng isang dekada upang lumikha ng isang mekanisadong proseso na gumana. Isinumite niya ang kanyang ideya para sa patent sa Switzerland noong 1951 at ang patent ay ipinagkaloob noong 1955.

Ngayon ay iyong panahon! Sa isang magkakahiwalay na piraso ng papel gumuhit ng isang detalyadong diagram na nagpapakita ng maraming mga view ng iyong system, katulad ng maaaring kailanganin para sa isang patent. Ipakita ang plano na ito sa iyong klase. Siguraduhing nakalista ang mga materyales na maaaring kailanganin mo at isama ang isang talata o higit pa na naglalarawan kung paano gumagana ang iyong imbensyon at kung paano ito nauugnay sa kalikasan ... .no ang ginagawang isang halimbawa ng Biomimicry?

Yugto ng Pagtatanghal

Ipakita ang iyong mga ideya, guhit, at koneksyon sa Biomimicry sa klase, ang kumpletong sheet ng pagsasalamin.

Panganganinag

Kumpletuhin ang mga katanungang sumasalamin sa ibaba:

1. Ano ang pinaka-kagiliw-giliw na iminungkahing ginamit ng biomimicry na binuo sa iyong mga pagtatanghal sa klase? Bakit?

2. Sa palagay mo ba may patentable ang iyong disenyo? Ito ba ay sapat na kakaiba upang maaprubahan?

3. Sa palagay mo ba gagana ang iyong produkto, gusali, o system kung gagawin ito?

4. Sa palagay mo maaari kang makalikom ng mga pondo upang magbayad para sa pagmamanupaktura? Paano ka makakakuha ng tungkol sa pagkolekta ng mga pondo?

5. Sa palagay mo ba maraming mga inhinyero ang nagsisiyasat ng mga solusyon mula sa kalikasan sa kanilang mga imbensyon?

6. Naisip mo ba na ang pagtatrabaho bilang isang koponan ay nagpadali o nagpapadali sa proyektong ito? Bakit?