Bioddynwared

Mae'r biomddynwared (weithiau biomimetig) yn faes gwyddoniaeth sy'n anelu at astudio strwythurau biolegol a'u swyddogaethau, gan geisio dysgu o natur, eu strategaethau a'u datrysiadau, a defnyddio'r wybodaeth hon mewn gwahanol feysydd gwyddoniaeth. Y gair Saesneg yw biomimicry neu biomimetics a daw'r gair hwnnw o gyfuno'r geiriau Groeg βίος ("bios"), sy'n golygu bywyd a μίμησις (mīmēsis), sy'n golygu dynwared. Yn syml, bioddynwared yw dynwared bywyd. Mae'n werth nodi bod Bionics, er gwaethaf tebygrwydd y diffiniad, yn ceisio dynwared trwy beiriannau heb fod o reidrwydd yn astudio natur (perfformiad), tra bod Biomddynwared yn deall a dygsu o'r ffenomenon naturiol.

Bioddynwared

Math	bywydeg, Peirianneg, technoleg, biomedicine
Ffeiliau perthnasol ar Gomin Wicimedia

y pelinni bach mewn manau priodol ...

... ysbrydoli'r Velcro.

Dyluniad cerbyd hedfa da Vinci yn bioddynwared strwythur adennydd ystlum

Hanes

Yr ymffurfiant amddiffynnol y testudo yn bioddynwarediad cynnar

Gellir dadlau fod yr ymffurfiant amddiffynnol y testudo gan y fyddin Rufeinig o greu cragen warchodol o dariannau yn ffurf gynnar ar bioddynwared hefyd wrth iddynt ddynwared ymgais crwban neu ddraenog i amddiffyn ei hun. Yn wir, ystyr testudo yw "crwban".

Ceisiodd Leonardo da Vinci gynllunio cerbydau hedfan neu hofran ar sail bioddynwared (er nad oedd y cysyniad wedi eu greu y pryd hynny). Manylwyd ar ei syniadau yn ei Codecs ar Hediad Adar. Dyluniodd parachute a gleider ysgafn.

Ardal amlddisgyblaeth

Mae astudiaethau biomimetig yn perthyn i ardal amlddisgyblaeth hynod, sy'n cynnwys canghennau amrywiol o wyddoniaeth. Mae meysydd fel Bioleg, Cemeg, Ffiseg, Gwybodeg, Dylunio, Mathemateg ac Electroneg yn cael eu trafod yn gyffredinol. Ym myd Natur, ceir miliynau o rywogaethau ond dim ond llai na dwy filiwn ohonynt wedi'u catalogio hyd yn hyn. Mae hyn yn cynnig yr opsiwm o gronfa ddata enfawr o atebion a ysbrydolir gan systemau biolegol ar gyfer datrys problemau peirianneg a meysydd eraill technolegol. Mewn pensaernïaeth, mae biomddynwared byd natur yn cynnig atebion arloesol sy'n gwella effeithlonrwydd adeiladu o ran economi, gwydnwch a chysur.

Enghreifftiau

Gwisg nofio Michael Phelps sy'n bioddynwarediad

Yr "Ystlum awyren" gan Clément Ader sy'n enghraifft o gynllun bioddynwarediad

Gan fod amcanion fel dynwared Natur, y ddealltwriaeth o'i weithrediad ac, o ganlyniad, gwella perfformiad cydrannau cyfredol, byddai rhai modelau biomimetaidd yn:

Velcro

Datblygwyd y "Velcro" yn 1941 gan y peiriannydd o'r Swistir, Georges de Mestral, a oedd yn cerdded mewn goedwigoedd gyda'i gi ac yn sylwi bod rhai hadau wedi'u dal yn ei drwsus a ffwr ei gi. Wrth arsylwi hwn, dechreuodd feddwl am y posibilrwydd o ddefnyddio'r un fecanwaith i atgyweirio gwrthrychau trwy system o fachau bach a ffabrig.

Shrilk

Mae Shrilk yn ddeunydd bioddiraddadwy a biocompatible o olewder eithafol, cryfder a hyblygrwydd a ddatblygwyd o'r labordy yn ail-greu'r strwythur cemegol a laminar sy'n bresennol yn y rhisgl o arthropodau a chribenogiaid.

Arwynebau ffrithiant isel

Wedi'i ysbrydoli gan y ffordd y mae croen y pysgod yn ymateb i gysylltu â dŵr, helpodd y dechnoleg hon, wella gwisg y nofiwr Michael Phelps yn ei lwyddiannau yn y pwll nofio. Mae'r un dechnoleg hefyd wedi'i chymhwyso ar cyrff llongau, llongau tanfor a hyd yn oed awyrennau.

Sgriniau "adain glöyn byw"

Dylunnir arwynebau sydd â ddefnydd pŵer isel iawn, yn seiliedig ar y ffordd y mae adenydd y glöynnod byw yn adlewyrchu golau.

Tyrbin "Morfil"

Wedi'i ysbrydoli gan siâp y morfil cefngrwm, mae llafnau asennog y math hwn o dyrbin gwynt yn cynhyrchu 32% yn llai ffrithiant a 8% o ddadleoliad aer na llafnau fflat confensiynol.

Car Bionig

Wedi'i ddatblygu gan Mercedes-Benz o siâp y 'pysgod saff' (y rhywogaeth Ostraciidae), mae'r car bionic yn cyflawni cyfernod aerodynamig o 0.19 ac yn defnyddio 20% yn llai o danwydd na cherbyd confensiynol o bŵer cyfatebol.

Ymsymudiad anifeiliaid

Mae llawer o wyddonwyr cyfoes yn defnyddio robotiaid i egluro ffenomenau a arsylwyd mewn anifeiliaid nad ydynt yn cael eu deall yn dda. Er bod y gwyddonydd o MIT, Sangbae Kim, yn canolbwyntio ei astudiaethau ar amrywiad dynamig ffrithiant rhwng siwgrau coesau y gecko mewn ffenomen a elwir yn adlyniad cyfeiriadol (mae'r cynefin ffrithiant yn amrywio yn ôl cyfeiriad y grym), mae'r gwyddonydd, Andre Rosendo, o Brifysgol o Gaergrawnt, yn defnyddio cyhyrau artiffisial i astudio sut mae'r bwa atgoffa, sy'n bresennol yn y cyhyrau, yn helpu'r corff i gynnal cydbwysedd yn ystod symuededd (locomotion) dynol.

Effaith Lotus

Yn seiliedig ar sut mae dail lotws yn ailgylchu dŵr a baw, mae'r diwydiant yn datblygu atebion amrywiol ar gyfer gwneud cais mewn ffabrigau, metelau, gwyntiau gwynt a goleuadau ceir. Gwelir enghraifft o hyn yn nghynllun y Groasis Waterboxx a ddabtlygwyd gan Pieter Hoff o'r Iseldiroedd er mwyn sicrhau bod y mwyaf posib o ddŵr sy'n cronni ar y wyneb y Growboxx yn arllwys yn syth i danc y blwch er mwyn arbed dŵr i fwydo planhigion mewn tiroedd crin.

Sylwebaeth arbenigol

Mae biomddynwaredwyr yn arsylwi Natur ac yn ceisio esbonio ac atgynhyrchu mewn ffenomenau systemau synthetig tebyg i'r rhai a geir mewn systemau biolegol. Mae'r astudiaeth hon yn caniatáu datblygu neu wella atebion peirianneg newydd, ysgogi syniadau newydd, a bod biomimetigwyr yn dod o hyd i Natur yn fodel perffaith o ysbrydoliaeth a ffug.

Dywedodd y Gwyddonydd, Stephen Wainwright, fod "bioddynwared yn fwy na bioleg moleciwlaidd ac yn ei ddisodli fel gwyddoniaeth biolegol fwyaf heriol a phwysig y 21g". Meddai'r Athro Mehmet Sarikaya: "Rydyn ni ar drothwy chwyldro materol sy'n cyfateb i Oes yr Haearn a'r Chwyldro Diwydiannol. Rydym yn cychwyn yn gyflym mewn cyfnod newydd o ddeunyddiau. Rwy'n credu y bydd biomimetig yn newid yn sylweddol ein ffordd o fyw mewn canrif. "

Bioddynwared a Chymru

Cawfwy trafodaeth ar bioddynwared gan ddarlithydd yn dylunio cynnyrch, Dr Peredur Williams ym Mhrifysgol Bangor ar raglen Aled Hughes ar BBC Radio Cymru ar 21 Ionawr 2019.

Dolenni

• fideo The world is poorly designed. But copying nature helps fideo Vox
• fideo Biomimicry: When Nature Inspires Design