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“Sistemas Bioinspirados”

sistemas bioinspirados

ou

sistemas biomiméticos (Biomimetics)

ou

sistemas biónicos

Quando a ciência se inspira na natureza, seja

1) imitando os seus modelos, ou

2) valorizando os seus conhecimentos, ou

3) mudando o paradigma da extracção pura e simples

a) pelo do aprendizado, ou

b) pelo fazer as coisas à maneira da natureza.

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Os benefícios do estudo dos sistemas bioinspirados podem ser

vistos em muitas aplicações, incluindo aerodinâmica de veículos,

estruturas, materiais multifuncionais, drogas, robôs, etc., etc.

Sistemas bioinspirados estão a tornar-se comum nos meios

científicos, e já está vinculado no trabalho de diversos cientistas

(engenheiros, químicos, físicos, biólogos, etc.) que procuram

copiar os processos biológicos e aplicá-los em diferentes áreas

tecnológicas e científicas.

A ideia fundamental é:

“se a natureza levou milhões

de anos para aprimorar os seus

próprios mecanismos, por que

não copiá-los?”

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Quando se fala em adaptar a forma à função, a natureza nos dá

inúmeros exemplos:

são duas vezes mais duras que a cerâmica

produzida pela tecnologia actual

tecem fios (teia) que são cinco vezes mais

resistentes que o aço

conchas marinhas (marine shells)

aranhas (spiders)

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é uma substância calcária de origem animal, ‘dura’ e ‘brilhante’.

Ela é produzida principalmente por moluscos bivalves.

madrepérola ou nácar (mother of pearl)

inspiração para:

cerâmica mais dura já fabricada pelo homem e

outras aplicações tal como a concepção de próteses.

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mesmo debaixo de água, se grudam nas rochas com uma força

muito maior que qualquer tipo de cola já inventado até então

mexilhões (mussels)

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velcro

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velcro

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velcro

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Arctium lappa, or spiny cocklebur, or velcro weed

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Arctium lappa,

or spiny cocklebur,

or velcro weed

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VELCRO = velours + crochet [em francês]

(veludo) (gancho)

• inventado por Georges de Mestral (suíço) em 1941

• patenteado em 1951

Georges de Mestral identificou o princípio usado por esta

planta para espalhar suas sementes (pequenos ganchos que

se entrelaçam com pequenos laços) e reproduziu-o no

velcro.

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Produção de velcro

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morcegos (bats)

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morcegos (bats)

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radar

inspiração para:

morcegos (bats)

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radar

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A água escorre pelas micro ranhuras reduzindo assim o atrito

As escamas também inibem a adesão de algas

formada por escamas

pele de tubarão (shark skin)

que dão-lhes vantagens

hidrodinâmicas como reduzir a

turbulência enquanto nadam

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• material que é rígido sem ser quebradiço

• reduz a quantidade de ‘arrasto’ conforme o tubarão nada

• diminui o ‘atrito’ da água que flui pelo corpo do tubarão

• se livra das parasites

• minimiza a área na qual os ‘organismos’ (mexilhões) podem aderir

• o tubarão é dos peixe que se locomove de forma mais ‘eficiente’

pele de tubarão (shark skin) é coberta por pequenas escamas

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• fatos de competição para natação

inspiração para:

pele de tubarão (shark skin)

Michael Phelps

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• fatos de competição para natação

inspiração para:

pele de tubarão (shark skin)

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Michael Phelps

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Michael Phelps

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• fatos de competição para natação

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• revestimentos para os cascos dos navios (ship design)

pele de tubarão (shark skin)

também inspiração para:

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• revestimentos para os cascos dos navios (ship design) economia de milhões de euros em combustível e custos de limpeza

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• revestimentos para os cascos dos submarinos também

• aviões militares também

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pele de tubarão (shark skin)

• fatos de competição para a natação

• revestimentos para os cascos dos navios

• revestimentos para os cascos dos submarinos

• aviões militares

• revestimentos para carros

Toyota claims

that it improves

gas mileage by

18-20%

inspiração para:

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O baixo coeficiente de arrasto ajuda o peixe-cofre a ter velocidade

equivalente a seis vezes o comprimento de seu corpo por segundo,

usando como estabilizadores as bordas da carapaça em forma de

quilha.

peixe-cofre (box fish)

inspiração para:

Bionic Car da Mercedes Benz

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O fluxo de ar do teste num

túnel de vento comprova a

excelente aerodinâmica do

veículo.

Prevê-se um rendimento

superior a 30 km por litro de

combustível.

peixe-cofre (box fish)

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formigas (ants)

Bioinformática também recorre a analogias com situações da vida e da

natureza para resolver problemas humanos usando ‘ciência da computação’,

como por exemplo:

o ‘controlo do tráfico’inspiração para:

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o ‘controlo do tráfico’

Los Angeles

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térmitas (termites)

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sistemas natural de ventilação

casa das térmitasinspiração para:

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Eastgate Centre, Harare, Zimbabwe

sistema natural de

ventilação inspirado

nas térmitas

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sistema natural de ventilação no Eastgate Centre (Zimbabwe)

o primeiro edifício no mundo a utilizar arrefecimento natural

neste nível de sofisticação

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Parte interior

da asa do

Airbus 380

tem um design

semelhante

aos ossos das

aves (bird's

bones)

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bioinspired systems

Portanto:

Bionic Systems(from the scientific point of view)

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Felippe de Souza

felippe@ubi.pt

Obrigado!Thank you!