2-6- نتیجهگیری…………………………………………………………………………………………………………………………….61
فصل سوم: مبانی طراحی بیونیک و پایداری
3-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………….64
3-2- بیونیک و معماری بیونیک…………………………………………………………………………………………………….65
3-2-1- شرایط، تعاریف، پیشزمینهها………………………………………………………………………………………….65
3-2-2- استخراج و ترجمه…………………………………………………………………………………………………………….68
3-2-3- انتقال………………………………………………………………………………………………………………………………..70
3-2-3-1- رویکرد بالا به پایین-اصول بیولوژیکی موثر بر طراحی……………………………………………….71
3-2-3-2- رویکرد پایین به بالا-اهداف طراحی بدنبال انطباق با بیولوژی…………………………………..72
3-2-3-3- رویکرد اتفاقی……………………………………………………………………………………………………………….73
3-2-4- اصول طراحی بیونیک……………………………………………………………………………………………………….75
3-3- تأثیر و بکارگیری بیونیک در ایجاد طرحهای پایدار……………………………………………………………..77
3-3-1- اندیشهها و مفاهیم (سطوح بیونیک)………………………………………………………………………………..78
3-3-1-1- سطح ارگانیسم……………………………………………………………………………………………………………..80
3-3-1-2- سطح رفتار…………………………………………………………………………………………………………………….80
3-3-1-3- سطح اکوسیستم…………………………………………………………………………………………………………..81
3-3-2- جنبههای ساختمان از دید پایداری………………………………………………………………………………….83
3-3-2-1-خصوصیت مواد و مصالح ساختمان………………………………………………………………………………84
3-3-2-2- پوشش ساختمان………………………………………………………………………………………………………….87
3-3-2-3- شرایط محیطی……………………………………………………………………………………………………………..89
3-4- نتیجهگیری…………………………………………………………………………………………………………………………….92
فصل چهارم: اجزای ساختمان و بیونیک
4-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………….94
4-2- فرم و بیونیک…………………………………………………………………………………………………………………………95
4-2-1- تفاوت فرمهای زمینهگرا و تقلیدی از طبیعت………………………………………………………………….95
4-2-2- مقایسه فرم دو نمونه معماری……………………………………………………………………………………………96
4-2-3- مقیاس معتبر…………………………………………………………………………………………………………………….99
4-2-4- فرم طبیعی معتبر……………………………………………………………………………………………………………101
4-3- سازه و بیونیک…………………………………………………………………………………………………………………….102
4-3-1- طبیعت و کارایی سازه…………………………………………………………………………………………………….103
4-3-2 طبیعت و زیباگرایی سازه………………………………………………………………………………………………….104
4-3-3- انواع سازههای بیونیک…………………………………………………………………………………………………….106
4-3-3-1- طبیعت و سازههای بلند (سیستمهای ساختمانی ستونی)……………………………………….107
4-3-3-2- سازههای درختی………………………………………………………………………………………………………..114
4-3-3-3- سازههای پوستهای در طبیعت…………………………………………………………………………………..117
4-3-3-4- سازههای ورق تا شو در طبیعت…………………………………………………………………………………118
4-3-3-5- سازههای تنسگریتی در طبیعت…………………………………………………………………………………119
4-3-3-6- سازههای بادی در طبیعت………………………………………………………………………………………….124
4-3-3-7- سازههای ژئودزیک در طبیعت…………………………………………………………………………………..126
4-3-3-8- سازههای کابلی کشسان در طبیعت…………………………………………………………………………..128
4-3-3-9- سازههای قوسی در طبیعت……………………………………………………………………………………….130
4-3-3-10- اسکلت بدن جانداران………………………………………………………………………………………………132
4-4- بیونیک و مصالح…………………………………………………………………………………………………………………134
4-4-1- نقش مصالح در معماری عصر حاضر با نگاهی به طبیعت…………………………………………….134
4-4-2- نمونههایی از مصالح بیونیکی………………………………………………………………………………………….135
4-4-2-1- ساخت مصالح مقاوم به سایش بیونیکی…………………………………………………………………….135
4-4-2-2- تولید مصالح رنگی ساختمانی…………………………………………………………………………………….136
4-4-2-3- مصالح هوشمند………………………………………………………………………………………………………….137
4-4-2-3-1- با قابلیت تغییر ویژگی……………………………………………………………………………………………140
4-4-2-3-2- با قابلیت تبدیل انرژی……………………………………………………………………………………………146
4-4-2-4- نانو مصالح…………………………………………………………………………………………………………………..146
4-4-2-4-1- مصالح خود تمیز شونده………………………………………………………………………………………..147
4-4-2-4-2- مصالح تصفیهکننده هوا…………………………………………………………………………………………150
4-4-2-4-3- مصالح تنظیمکننده دما (تغییر فاز)………………………………………………………………………153
4-4-2-5- ساخت عایق رطوبتی………………………………………………………………………………………………….156
4-4-2-6- تهیه سطوح نچسب…………………………………………………………………………………………………….157
4-4-2-7- تولید رنگهای خودپاکشونده…………………………………………………………………………………..158
4-4-2-8- تولید بیوکامپوزیتهای سخت……………………………………………………………………………………160
4-5- بیونیک و تأسیسات……………………………………………………………………………………………………………..161
4-5-1- نمونههایی از تأسیسات بیونیکی……………………………………………………………………………………..161
4-5-1-1- ساخت سلولهای فتوولتائیک بیونیک……………………………………………………………………….161
4-5-1-2- طراحی تأسیسات مکانیکی بنا……………………………………………………………………………………167
4-5-1-3- توسعه عایقکاری گرمایشی نیمه شفاف…………………………………………………………………….169
4-6- بیونیک و پوشش…………………………………………………………………………………………………………………172
4-6-1- طراحی پوست تنفسی بیونیکی برای ساختمان……………………………………………………………..172
4-7- نتیجهگیری………………………………………………………………………………………………………………………….180
فصل پنجم: نمونه موردی
5-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………..182
5-2- نمونه موردی مراکز تحقیقاتی…………………………………………………………………………………………….183
5-2-1- مرکز علوم گیاهی دونالد دانفورث…………………………………………………………………………………..183
5-3- نمونه موردی معماری بیونیک…………………………………………………………………………………………….184
5-3-1- مرکز هنر سنگاپور، سنگاپور، مالزی……………………………………………………………………………….184
5-3-2- استادیوم المپیک بیجینگ، پکن، چین………………………………………………………………………….186
5-3-3- مرکز شنا و بازیهای آبی بیجینگ، پکن، چین…………………………………………………………….188
5-3-4- برج بیونیک، شانگهای، چین………………………………………………………………………………………….190
5-3-5- برج رودخانه مروارید، گانزهو، چین………………………………………………………………………………..193
5-3-6- مرکز ایست گیت، هاراری، زیمباوه…………………………………………………………………………………195
5-4- نتیجهگیری………………………………………………………………………………………………………………………….197
فصل ششم: مکانیابی و تحلیل سایت
6-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………..200
6-2- درباره شهر شیراز…………………………………………………………………………………………………………………200
6-3- مکانیابی و تحلیل سایت انتخابی……………………………………………………………………………………….201
6-3-1- عوامل موثر در مکانیابی به صورت عام………………………………………………………………………….201
6-3-2- عوامل موثر در مکانیابی مرکز تحقیقات و توسعه بیونیک……………………………………………202
6-3-3- مکانیابی…………………………………………………………………………………………………………………………206
6-3-4- تحلیل سایت انتخابی………………………………………………………………………………………………………215
6-4- مطالعات جغرافیایی……………………………………………………………………………………………………………..222
6-4-1- موقعیت جغرافیایی استان فارس…………………………………………………………………………………….222
6-4-2- موقعیت جغرافیایی شهرستان شیراز………………………………………………………………………………222
6-4-3- مشخصههای جغرافیایی شهر شیراز……………………………………………………………………………….223
6-4-4- مشخصههای ارتفاعی شهر شیراز……………………………………………………………………………………223
6-5- مشخصههای اقلیمی شهر شیراز………………………………………………………………………………………….224
6-5-1- آب و هوا………………………………………………………………………………………………………………………….224
6-5-2- دما…………………………………………………………………………………………………………………………………..225
6-5-3- رطوبت……………………………………………………………………………………………………………………………..226
6-5-4- بارندگی……………………………………………………………………………………………………………………………228
6-5-5- باد……………………………………………………………………………………………………………………………………228
6-6- زمینشناسی و ژئومورفولوژی………………………………………………………………………………………………230
6-6-1- لرزهخیزی………………………………………………………………………………………………………………………..230
6-7- خاک و پوشش گیاهی…………………………………………………………………………………………………………231
فصل هفتم: برنامهریزی و طراحی مرکز تحقیقات و توسعه بیونیک
7-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………..233
7-2- مبانی نظری طرح………………………………………………………………………………………………………………..234
7-3- برنامهریزی فیزیکی……………………………………………………………………………………………………………..236
7-3-1- عرصه آموزشی و پژوهشی………………………………………………………………………………………………236
7-3-2- عرصه خدماتی-رفاهی…………………………………………………………………………………………………….237
7-3-3- عرصه اداری…………………………………………………………………………………………………………………….239
7-3-4- عرصه نمایشگاهی……………………………………………………………………………………………………………240
7-4- معرفی روند شکلگیری کلیت طرح……………………………………………………………………………………241
7-5- رویکرد پایداری طرح…………………………………………………………………………………………………………..245
7-6- رویکرد بیونیکی طرح…………………………………………………………………………………………………………..247
7-6-1- سازه…………………………………………………………………………………………………………………………………247
7-6-2- تأسیسات…………………………………………………………………………………………………………………………248
7-6-3- مصالح و پوشش………………………………………………………………………………………………………………252
7-7-نقشهها و تصاویر نهایی…………………………………………………………………………………………………………252
منابع و مأخذ
منابع فارسی…………………………………………………………………………………………………………………………………..266
منابع غیر فارسی……………………………………………………………………………………………………………………………268
چکیده انگلیسی……………………………………………………………………………………………………………………………..274

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

فهرست جدولها
عنوان و شماره…………………………………………………………………………………………………………………………….صفحه
جدول شماره 1: بلندی، فشار و پراکندگی نسبت به تار خنثی در سازههای بلند…………………….. 109
جدول شماره 2: مقیاس 9 کمیتی ساعتی برای مقایسه دودویی گزینهها………………………………… 209
جدول شماره 3: ماتریس داوری مقایسههای جفتی……………………………………………………………………..210
جدول شماره 4: دادههای مربوط به ویژگیهای……………………………………………………………………………211
جدول شماره 5: داوری درباره سنجه مکانی در محدوده شهر و آرام…………………………………………..211
جدول شماره 6: داوری درباره سنجه همجواری با سایر مراکز پژوهشی و فناوری………………………212
جدول شماره 7: داوری درباره سنجه مساحت سایت انتخابی………………………………………………………212
جدول شماره 8: داوری درباره سنجه دسترسی راحت و سریع…………………………………………………….213
جدول شماره 9: داوری درباره سنجه نوع کاربری و مالکیت………………………………………………………..213
جدول شماره 10: داوری درباره سنجه همجواری مطلوب……………………………………………………………213
جدول شماره 11: داوری درباره سنجه چشماندازها و عوامل طبیعی…………………………………………..214
جدول شماره 12: داوری درباره سنجه حداقل تخریب با توجه به موقعیت…………………………………214 جدول شماره 13: محاسبه وزنهای مرکب هر یک از سایتها……………………………………………………214
جدول شماره 14: دمای متوسط حداقل و حداکثر ماهانه و متوسط نوسان آن در ماههای مختلف در شهر شیراز…………………………………………………………………………………………………………………………………226
جدول شماره 15: درصد متوسط حداکثر و حداقل ماهانه رطوبت نسبی در ماههای مختلف برای شهر شیراز………………………………………………………………………………………………………………………………………226
جدول شماره 16: تقسیمبندی گروههای رطوبتی…………………………………………………………………………227
جدول شماره 17: میزان متوسط بارندگی بر حسب میلیمتر در شهر شیراز در ماههای مختلف..228
جدول شماره 18: جهت وزش بادها در شهر شیراز………………………………………………………………………229
جدول شماره 19: حوزه آموزشی و پژوهشی…………………………………………………………………………………236
جدول شماره 20: عرصه خدماتی-رفاهی……………………………………………………………………………………..238
جدول شماره 21: عرصه اداری……………………………………………………………………………………………………..239
جدول شماره 22: عرصه نمایشگاهی…………………………………………………………………………………………….240
فهرست شکلها
عنوان……………………………………………………………………………………………………………………………………………صفحه شکل شماره 1- قصر کریستال پالاس……………………………………………………………………………………………..11
شکل شماره 2- گیاه کوکلیبرس که منجر به ساخت ولکرو گردید………………………………………………..12
شکل شماره 3- سیم خاردار الگوگیری شده از درخت پرتقال اوساج…………………………………………….16
شکل شماره 4- پروتئینهای چسبنده صدف…………………………………………………………………………………21
شکل شماره 5- قدرت چسبندگی صدف………………………………………………………………………………………..22
شکل شماره 6- لایههای متناوب پوست آبالون (حلزون)……………………………………………………………….23
شکل شماره 7- کفپوشهای چسبنده ولکرو………………………………………………………………………………….24
شکل شماره 8- سطح برگ لوتوس…………………………………………………………………………………………………24
شکل شماره 9- سوسک صحرای نامیب و سطح بدن آن……………………………………………………………….26
شکل شماره 10- ابزار جمعآوری شبنم………………………………………………………………………………………….27
شکل شماره 11- لباس شنای سرعتی با ساختار پوست ماهی………………………………………………………28

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب(به صورت کاملا تصادفی و به صورت نمونه) با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود-این مطالب صرفا برای دمو می باشد

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

شکل شماره 12- ساختار انگشتان مارمولک خانگی (گکو)…………………………………………………………….29
شکل شماره 13- اتصال موهای زبر انگشتان گکو به سطح دیوار…………………………………………………..30
شکل شماره 14- ساختار چشم بید………………………………………………………………………………………………..31
شکل شماره 15- ماهی ماسهای………………………………………………………………………………………………………32
شکل شماره 16- سلولهای حسی کروی شکل چشم کاپدیدا……………………………………………………..34
شکل شماره 17- سوسمار خاردار……………………………………………………………………………………………………36
شکل شماره 18- طریقه آشامیدن سوسمار خاردار از طریق پوست………………………………………………37
شکل شماره 19- الگوی دستهبندی طبیعت………………………………………………………………………………..44
شکل شماره 20- خاویر جی. پیوز…………………………………………………………………………………………………..52
شکل شماره 21- ماریا رزا سرورا…………………………………………………………………………………………………….52
شکل شماره 22- گرگ لین…………………………………………………………………………………………………………….54
شکل شماره 23- سانتیاگو کالاتراوا…………………………………………………………………………………………………57
شکل شماره 24- نیکلاس گریمشاو………………………………………………………………………………………………..60
شکل شماره 25- ساختمان لودویک ارهاردهاس در برلین…………………………………………………………….61
شکل شماره 26- غشای خارجی این نوع گورکن، سازه اصلی آن محسوب میشود……………………61
شکل شماره 27- قوانین کلی بیونیک……………………………………………………………………………………………..69
شکل شماره 28- تمییز شدن سطح لوتوس توسط قطره باران………………………………………………………71
شکل شماره 29- تأثیر قطرات آب بر مصالح خارجی پوشیده با رنگ لوتوسان……………………………..71
شکل شماره 30- ماشین بیونیکی الگوگیری شده از ماهی دیملر کریسلر…………………………………….72
شکل شماره 31- تبدیل ایدههای طبیعت به کاربرد تکنیکی…………………………………………………………74
شکل شماره 32- روند طراحی بیونیک……………………………………………………………………………………………76
شکل شماره 33- ساختمان سی. اچ. تو در استرالیا………………………………………………………………………..81
شکل شماره 34- ساختمان ایست گیت در زیمباوه……………………………………………………………………….81
شکل شماره 35- گذرگاه لیوید در پورتلند، ارگان………………………………………………………………………….82
شکل شماره 36- برج آلتیما اثر یوجین تسو…………………………………………………………………………………..97
شکل شماره 37- پروژه ایست گیت اثر پیرس………………………………………………………………………………..97
شکل شماره 38- پشته موریانه……………………………………………………………………………………………………….97
شکل شماره 39- ساختمان ترنینگ تورسو اثر سانتیاگو کالاتراوا………………………………………………..112
شکل شماره 40- شاخه، تنه و ریشه درخت………………………………………………………………………………..114
شکل شماره 41- فرودگاه استنستد در لندن اثر نورمن فاستر…………………………………………………….116
شکل شماره 42- فرودگاه اشتوتگارت اثر فون گرکان………………………………………………………………….116
شکل شماره 43- تخممرغ، نمونه سازه پوستهای طبیعی…………………………………………………………….117
شکل شماره 44- رستوران مانانتیالز اثر فیلیکس کاندلا………………………………………………………………118
شکل شماره 45- صدف دریایی، نمونه سازه ورق تاشو طبیعی……………………………………………………119
شکل شماره 46- ساختمان کلیسای کادت در آمریکا………………………………………………………………….119 شکل شماره 47- گنبد ژئودزیک ابداعی باکمینستر فولر…………………………………………………………….120
شکل شماره 48- سازه تنسگریتی ابداعی کنت اسنلسن……………………………………………………………..120
شکل شماره 49- غرفه آمریکا در نمایشگاه جهانی سال 1967…………………………………………………..121
شکل شماره 50- برج و المان رشتک…………………………………………………………………………………………..122
شکل شماره 51- حباب صابون، نمونه سازه بادی طبیعی…………………………………………………………..124
شکل شماره 52- پاویلون فوجی، طرح موراماتا، 1970……………………………………………………………….125
شکل شماره 53- پاویلون یونایتداستیتز، طرح دیوید گایگر، 1970……………………………………………125
شکل شماره 54- اشکال شش ضلعی موجود در پوست سخت لاک پشت………………………………….126
شکل شماره 55- اشکال شش ضلعی موجود در کندوی زنبور عسل…………………………………………..126
شکل شماره 56- سطوح شش وجهی ترمینال تی. دبلیو. ای، طرح ارو سارنن……………………………127
شکل شماره 57- استخوان متاکارپال بال یک کرکس…………………………………………………………………128

شکل شماره 58- گنبد ژئودزیک، ایالات متحده، پاویلون در منترال، باکمینستر فولر، 1967…..128
شکل شماره 59- تار عنکبوت، نمونه سازه کابلی طبیعی…………………………………………………………….129
شکل شماره 60- میدان گاوبازی، معمار میتو نویکی، 1950………………………………………………………130
شکل شماره 61- استادیوم المپیک مونیخ، اثر فرای اتو، 1972………………………………………………….130
شکل شماره 62- تالار کنفرانس ام. آی. تی، طرح ارو سارنن………………………………………………………131
شکل شماره 63- کلوپ شبانه جاکاندرا، طرح فلیکس کاندلا………………………………………………………132
شکل شماره 64- بنای دفاتر مرکزی سوئیس ری در لندن، اثر نورمن فاستر……………………………..133
شکل شماره 65- اسفنج دریایی……………………………………………………………………………………………………133
شکل شماره 66- فلسهای شکم مامولک صحرایی……………………………………………………………………..135
شکل شماره 67- رنگ ساختاری بال پروانه………………………………………………………………………………….137
شکل شماره 68- نمونهای از بکارگیری مواد ترموکرومیک………………………………………………………….141
شکل شماره 69- بکارگیری مواد ترموکرومیک بر روی سطح خارجی یک ساختمان…………………142
شکل شماره 70- قطع و وصل ولتاژ در پنجره الکتروکرومیک…………………………………………………….143
شکل شماره 71- مواد تغییر فاز……………………………………………………………………………………………………144
شکل شماره 72- خاصیت خودتمییزشوندگی برگ لوتوس…………………………………………………………149
شکل شماره 73- بکارگیری مصالح تصفیهکننده هوا در بنا…………………………………………………………151
شکل شماره 74- بکارگیری مواد تصفیهکننده هوا در سنگفرشها و سطوح جادهها………………….152
شکل شماره 75- استفاده مواد تغییر فاز در مواد ساختمانی……………………………………………………….154
شکل شماره 76- مصالح تنظیمکننده دما (تغییر فاز)………………………………………………………………….155
شکل شماره 77- نحوه تمییز شدن سطح برگ لوتوس توسط آب……………………………………………..159
شکل شماره 78- پانل خورشیدی سیلیکونی که کمتر از 10 سال در معرض آب و هوای گرمسیری قرار گرفته است……………………………………………………………………………………………………………………………..162
شکل شماره 79- نمودار انتقال، انعکاس و جذب نور بوسیله برگ درخت ژینگکو………………………164
شکل شماره 80- درخت فتوولتائیک بیونیکی با الگوگیری از مدل برگ دندانهدار……………………..165
شکل شماره 81- درخت نخل لیکوالارامسایی در استرالیای شمالی……………………………………………166
شکل شماره 82- درخت فتوولتائیک بیونیکی الگوگیری شده از درخت نخل لیکوالارامسایی……167
شکل شماره 83- دو نمونه عملکرد تهویه لانه موریانه…………………………………………………………………168
شکل شماره 84- ساختار موهای خرس قطبی…………………………………………………………………………….169
شکل شماره 85- بازتابهای پیدرپی نور توسط پوشش سفید و جذب توسط پوست سیاه رنگ خرس……………………………………………………………………………………………………………………………………………..170
شکل شماره 86- لایههای تشکیلدهنده عایق حرارتی نیمه شفاف بیونیکی……………………………..171
شکل شماره 87- بافت فضاگیر با روکش یک طرفه شفاف………………………………………………………….172
شکل شماره 88- طراحی پوسته تنفسی برای ساختمان……………………………………………………………..176
شکل شماره 89- جزء اصلی و حفره شش مانند پوسته بیونیکی………………………………………………..177
شکل شماره 90- تغییر شکل جزء اصلی پوسته تنفسی………………………………………………………………178
شکل شماره 91- عملکرد حفره شش مانند…………………………………………………………………………………179
شکل شماره 92- عملکرد جزء اصلی پوسته تنفسی…………………………………………………………………….180
شکل شماره 93- مرکز علوم گیاهی دونالد دانفورث……………………………………………………………………184
شکل شماره 94- مرکز هنر سنگاپور، مالزی، 2004……………………………………………………………………185
شکل شماره 95- پوشش سفید رنگ خرس قطبی………………………………………………………………………186
شکل شماره 96- استادیوم المپیک بیجینگ، پکن، چین، 2008……………………………………………….187
شکل شماره 97- مرکز شنا و بازیهای آبی بیجینگ، پکن، چین، 2008………………………………….189
شکل شماره 98- برج بیونیک، شانگهای، چین (1993-2020)…………………………………………………191
شکل شماره 99- فنداسیون ریشه مانند با الگوگیری از ریشه درختان……………………………………….192
شکل شماره 100- برج رودخانه مروارید، گانزوهو، چین، 2011………………………………………………..195
شکل شماره 101- مرکز ایست گیت، هاراری، زیمباوه، 1996……………………………………………………197
شکل شماره 102- دانشکده مهندسی شماره 2، خیابان ملاصدرا……………………………………………….207
شکل شماره 103- مجتمع فرهنگی- ورزشی دانشگاه شیراز، خیابان ساحلی غربی…………………..207
شکل شماره 104- طرح توسعه محوطه خوابگاه دانشگاه شیراز، خیابان ارم………………………………208
شکل شماره 105- محل سایت در پردیس علوم پایه…………………………………………………………………..216
شکل شماره 106- طرح بالادست پردیس ارم……………………………………………………………………………..217
شکل شماره 107- مسیرهای دسترسی در پردیس ارم……………………………………………………………….218
شکل شماره 108- دید از سایت به سمت کتابخانه میرزای شیرازی…………………………………………..218
شکل شماره 109- دید از ساختمان بخش فیزیک و شیمی به سایت………………………………………..219
شکل شماره 110- دید از سایت به شهر………………………………………………………………………………………219
شکل شماره 111- دید از سایت به سمت ساختمان مجموعه کلاسها………………………………………220
شکل شماره 112- دیداز سایت یه سمت محوطه دانشگاه………………………………………………………….220
شکل شماره 113- جهت وزش باد غالب به سایت………………………………………………………………………221
شکل شماره 114- مسیر حرکت خورشید از طلوع تا غروب در سایت……………………………………….221
شکل شماره 115- کشیدگی بنا به سمت جنوب جهت بهرهگیری از تابش مناسب…………………..241
شکل شماره 116- کشیدن باد به درون و استفاده از آن جهت تهویه بخشهای آموزشی و پژوهشی…………………………………………………………………………………………………………………………………………242
شکل شماره 117- استفاده از یک فرم نرم جهت سهولت حرکت باد و انطباق با سازه بیونیکی طرح……………………………………………………………………………………………………………………………………………….242
شکل شماره 118- استفاده از آتریم در بخش پژوهشی و ایجاد فضای آبی جهت مرطوب کردن هوای ورودی به آتریم…………………………………………………………………………………………………………………….243
شکل شماره 119- جدا کردن بخش آموزشی و پژوهشی و ایجاد فضای سالن اجتماعات…………243
شکل شماره 120- ایجاد یک حیاط خصوصی بالاتر از سطح زمین در بخش پژوهشی و تعیین یک منطقه پایین تر از سطح زمین جهت فضاهای نمایشگاهی…………………………………………………………..244
شکل شماره 121- اضافه شدن بخشهای نمایشگاهی و رستوران……………………………………………..244
شکل شماره 122- ایجاد نوار حرکتی جهت اتصال احجام…………………………………………………………..245
شکل شماره 123- تهویه بنا در فصل تابستان……………………………………………………………………………..246
شکل شماره 124- استفاده از گرمای خورشید در فصل زمستان………………………………………………..246
شکل شماره 125- ساختار اسفنج دریایی……………………………………………………………………………………247
شکل شماره 126- سازه بخش آموزشی و پژوهشی……………………………………………………………………..247
شکل شماره 127- ساختار بال سنجاقک……………………………………………………………………………………..247
شکل شماره 128- سازه نمایشگاه………………………………………………………………………………………………..248
شکل شماره 129- سایهاندازهای هوشمند…………………………………………………………………………………..249
شکل شماره 130-پوست تنفسی الگوگیری شده از عملکرد تنفسی اسفنج دریایی……………………250
شکل شماره 131-بازشوهای هوشمند………………………………………………………………………………………….251
شکل شماره 132- تراز 2.5- متر…………………………………………………………………………………………………252
شکل شماره 133-تراز 0.0……………………………………………………………………………………………………………253
شکل شماره 134-تراز 4+ متر………………………………………………………………………………………………………254
شکل شماره 135-تراز 8+ متر………………………………………………………………………………………………………255
شکل شماره 136-تراز 12+ متر……………………………………………………………………………………………………256
شکل شماره 137-تراز 16+ متر……………………………………………………………………………………………………257
شکل شماره 138-مقطع A-A…………………………………………………………………………………………………….258
شکل شماره 139- مقطع B-B……………………………………………………………………………………………………258
شکل شماره 140-تصویر سایت…………………………………………………………………………………………………….259
شکل شماره 141-بخشهای آموزشی و پژوهشی………………………………………………………………………..260
شکل شماره 142- نمایشگاه…………………………………………………………………………………………………………262
شکل شماره 143- داخلی نمایشگاه……………………………………………………………………………………………..264
شکل شماره 144- داخلی رستوران………………………………………………………………………………………………265
فصل اول
شناخت علم بیونیک
1-1- مقدمه
اکنون در آستانه هزاره جدید، مفاهیم علمی، فلسفی و ایدئولوژیکی مربوط به دو مبحث تکنولوژی و بیولوژی، در حال دگرگون شدن است که بخشی از آن نتیجه کشفیات جدیدی است که در زمینههای مختلف تحقیقاتی رخ دادهاند. خودسازماندهیهای مجذوبکننده سیستمهای ساده در طبیعت، امروزه توجه بسیاری از دانشمندان در زمینههای مختلف علمی را به خود جلب کرده است. پیشرفت علم کامپیوتر و امکانات جدیدی که این علم در اختیار دانشمندان قرار داده نیز تحقیقات پیچیدهای را در این زمینه میسر ساخته است. همچنان که شبیهسازیهای کامپیوتری نشان میدهد، دو علم بیولوژی و تکنولوژی با تمام پیچیدگیهایشان براساس قوانین مشابه و ماوراء شکل گرفتهاند. با ترکیب این دو علم میتوان به عرصه جدیدی از دانش وارد شد که امکان نوآوریهای بیشتر را در زمینههای مختلف فراهم میآورد.
در فرهنگ بریتانیا واژه بیونیک، “ساختسیستمهای مصنوعی که دارای برخی از ویژگیهای موجودات زنده هستند” تعریف شده است. متشابه بودن واژه بیونیک و بیولوژی (زیستشناسی) ما را متوجه ارتباط این علم با موجودات زنده میکند. در ابتدای امر، بیونیک به کاربردهای علمی منحصر میشد و طرحهایی را که اساس شکلگیری آنها موجودات زنده بودند بررسی میکرد. در بازه زمان تعریف جامعتری بدست آمد: “بیونیک عبارت است از هنر بکار گرفتن دانش سیستمهای زنده برای حل مسائل فنی”. این تعریف مبین این است که بیونیک از ابتدای حیات انسان همواره با ما همراه بوده و بسیاری از پژوهشگران پیش از آن که بیونیک به این نام معروف شود، آن را بکار گرفتهاند. میتوان گفت بیونیک یک انضباط بین علمی است که برای بهبود طراحی، ساخت ابزارها و ماشینهای مورد استفاده بشر، بکار گرفته میشود و دستاوردهای بسیار سودمندی به بشر داده است. هدف اصلی و پرفایده از بکارگیری این دستآوردها این است که به جای بازآفرینی از موجودات زنده، اصول و قواعد طبیعت و سازگاری آنها با یکدیگر مورد مطالعه قرار گیرد. به بیان سادهتر، بیونیک تأکید بر استفادهی صحیح از منابع طبیعی و عدم تخریب محیط زیست دارد. هم چنین با نیم نگاهی به مسائل فنی و تکنولوژیکی خواستار طراحی به روش طبیعت است.
از دیدگاه بیونیک سادهترین راه برداشت از طبیعت، تقلید صادقانه از مدل است. هماکنون بیشتر موجودات زنده حاصل دو میلیارد سال تکامل تدریجی هستند که در این بازه زمانی بسیار طولانی، طبیعت هر موجودی را که با هدف نهایی خلقت سازگاری نداشته از میان برداشته است. بنابراین طرحهایی که شبیه موجودات زنده هستند از این تجربه عظیم بهرهمند میشوند. از طریق مطالعه فرآیند تکامل میتوان به اطلاعات زیادی دست یافت و در علوم مختلف از آن بهره جست. یکی از این علوم معماری است. بیونیک کمک بسزایی به معماران میکند. یکی از دیدگاههای معماران پیرو این سبک این است که “ما در ساختمانها زندگی میکنیم، کار میکنیم و با دیگران تعامل میکنیم و به نوعی ساختمانها باید به عنوان پوستیبرای انسان باشند.” علاوه بر این ساختمانها باید کیفیت زندگی را افزایش دهند و به شرایط محیطی زمین نیز نیمنگاهی داشته باشند.
ضرورت طرح
معرفی علم بیونیک به عنوان یکی از سه علم برتر دنیا از یک طرف و از طرفی ناکارآمدی و بهینه نبودن برخی ساختههای دست بشر ما را به سمتی سوق میدهد که از تجربه طبیعت در زمینههای مختلف یاری بگیریم. برای رسیدن به این اهداف ضروری است تا مرکزی برای تحقیقات و گسترش این علم در جامعه ایجاد شود، تا از طرفی به شناخت نظام طبیعت پرداخته و از طرف دیگر به گسترش کاربرد آن در علوم مختلف کمک نماید. در این راستا دانشگاه شیراز به عنوان یکی از قطبهای قدرتمند علمی و پژوهشی کشور و سابقه درخشان آن در علوم طبیعی و مباحث تکنولوژی، بستری مناسب را برای تحقیق این امر مهیا میسازد.

1-2- طبیعت به عنوان منبع خلاقیت و نوآوری
در گذشته بهره برداری از طبیعت تنها برای استفاده به عنوان یک عامل تولیدکننده بود ولی امروزه به صورت گسترده از منابع آن برای یافتن راهحلهای خلاق برای مسائل فناورانه استفاده میشود.
طبیعت بدلیل ویژگیهای خاصی که دارد به عنوان یک منبع ویژه برای رشد و توسعه خلاقیت و نوآوری میباشد. عمدهترین این ویژگیها عبارتند از:
1- سیستمهای زیستی میلیونها سال است برای توسعه و تکامل بهینه شدهاند.
2- آنها به صورت چرخههایی از مواد هستند که پشت سر هم با یکدیگر ترکیب شده و مواد زائد را مصرف میکنند.
3- سیستمهای زیستی بر مبنای اصل خود سازماندهی1 کار میکنند (سیستمهایی که خودشان تولید، تنظیم، تولید نسل و بهینهسازی میکنند).
4- سیستمهای زیستی در اثر عوامل تکاملی در جهت افزایش بهرهوری توسعه پیدا کردهاند. برای مثال گیاهان میتوانند نیازهای خود را کاهش دهند، تهیه آب را بهبود بخشند، بهتر از نور استفاده کنند و در شرایط ناسازگار مقاومت بیشتری از خود نشان دهند.
5- سیستمهای زیستی میتوانند با جذب حداقل انرژی زنده بمانند و تولید نسل کنند.
6- سیستمهای زیستی دارای توانایی برای نو شدن و ایجاد دوباره اجزاء خود میباشند بدون اینکه تغییری در ساختار اساسی آنها ایجاد شود.
7- سیستمهای زیستی شامل تعداد کمی از عوامل اساسی هستند که با یکدیگر در یک راه همکاری میکنند و تعداد زیادی از عملکردهای حیاتی را میتوانند تولید نمایند (اصل حداقل نیروی مصرف شده).
اهمیت ساختارهای زیستی در حوزه فناوری از سال 1960 به بعد افزایش یافته و از همین سال نیز بیونیک به صورت یک علم ویژه درآمده است و امروزه بر اهمیت بیونیک افزوده میشود. (علیرضا منصوریان و سید مهدی گلستان هاشمی، ص40 و 41)
1-3- تعریف علم بیونیک
بیونیک2 از ترکیب دو کلمه زیستشناسی3 وتکنیک4 تشکیل شده است ودر فرهنگ لغتهای مختلف “بیونیک” را با تعابیر مختلفی معرفی کردهاند. فرهنگ لغتوبستر5بیونیک را کاربرد اصول زیستشناسی برای مطالعه وطراحی سیستمهای مهندسی توصیف نموده است.طبق تعریف جانین بنیوس6 (1997)، نویسنده کتاب بیومیمیکری7، بیونیک علم مطالعه مدلهای طبیعت و الهام گیری از این طرح ها و فرایندها برای رفع مشکلات انسانی است.
ورنر ویلینسکی8، پژوهشگر آلمانی دانش بیونیک بیان میدارد که علم بیونیک از قوانین تکاملی طبیعت که از میلیونها سال قبل بدون وقفه وسر سوزنی توقف و با دقت خاص یک ساعت اتمی پیاده شدهاند تبعیت میکند و به عنوان سازندهترین منبع الهام الگو میشوند ومورد تقلید قرار میگیرند.
یکی از مهمترین رسالتهای متخصصان بیونیک آن است که با دیگر متخصصان این علم در سایر نقاط جهان ارتباط برقرار کنند.
متخصصان بیونیک در مورد مشکلات موجود، از قبیل تغییرات آب و هوا ، بروز شکاف در لایهی ازن، رو به پایان رفتن ذخایر انرژی،نابودی محیطهای زندگی، افزایش رو به رشد قحطی و گرسنگی در جهان سوم، راهحلهای علمی و عملی در نظر دارند. فراوردههای صنعتی همواره احتیاج به تجدید نظر دارند. در واقع آنها را باید به گونهای تولید کرد که دوستدار محیط زیست باشند وبین آنها و طبیعت هماهنگی باشد.
مهندسی خلاقیت بیونیکی را میتوان به عبارتی علم استفاده از نتایج تکاملی زیستشناسی دانست. ایدهی بیونیک بر این حقیقت استوار است که تکامل به طور مداوم در طبیعت در حال انجام است وفناوری های حیات بهترین حالت و نظم را با یکدیگر دارند. به همین جهت لازم است برای فناوریهای مدرن از حالتهای تکاملی حیات الگوبرداری شود.
بیونیک رویکرد خلاقی است که به مسائل موجودات زنده و ماشینها از طریق گردآوری پژوهشهای زیستشناسان، روانشناسان، ریاضیدانان، مهندسان و ………. مینگرد. بیونیک محدود به رشتهای خاص نیست، بلکه برای بخش گستردهای از مسائل قابل اجراست.بیونیک رفتار مکانیسمهای زنده را به طور منظم بررسی میکند به نحوی که اصول کشف شده از این مطالعه را میتوان در سیستمهای دستساز بشر استفاده نمود. البته کاربرد بیونیک به میزان تفاهم و همکاری بین رشتهای میان متخصصان بستگی دارد که می تواند موجب پیشرفت روز افزون فناوریها گردد.
عدهای بیونیک را هنر به کار گرفتن دانش سیستمهای زنده برای حل مسائل تکنیکی میدانند، هدف از علم بیونیک تولید ماشینها و مواد پیچیدهتر به وسیلهی تقلید از طبیعت است. طبیعت بدون ایجاد آلودگی محصولاتی تولید میکند که از لحاظ کاری بسیار بهتر از تولیدات دستساز بشر عمل میکنند. برای مثال در مقیاس برابر، استخوان سختتر از فولاد است. دلیل این مهم چیست؟ پاسخ این سوال به طراحی مهندسی استخوان در سطح مولکولی بر میگردد. پژوهشگری به نام گیت بیان میکند که موفقیت ساختارهای زنده به طراحی و تقارن کوچکترین اجزای آنها برمیگردد.
با نگاه دقیقتر به کوچکترین اجزاء طبیعت، دانشمندان موادی را از آن جداسازی و مشخص مینمایند ( به عنوان مثال، استخوان و ابریشم ) که از لحاظ دوام و سبکی به آنها رشک میبرند.
در دهههای اخیر علاقه به تقلید از طبیعت گسترش پیدا کرده است و بسیاری طرحها از طبیعت الهام گرفته شده که برای پیشرفت صنایع از آنها استفاده میشود. این الهامگیریها، اندیشهها، خط تولیدها و استراتژیهای بازاریابی را تغییر میدهند. به همین دلیل است که شرکتهای تولیدی به الگوهای طبیعت اهمیت میدهند و از این طریق فعالیتهای تحقیق و توسعهی مبتنی بر بیونیک همواره محصولات جدیدی طراحی و تولید میکنند. اهمیت این موضوع به این دلیل است که درسهای طبیعت به طور دقیق ظرفیت تکمیل کردن نیازهای انسانی را دارند و به توسعهی یک دید جدید در طراحی کمک میکنند.
جانوران و گیاهان دارای ساز و کارهای بسیار متنوعی هستند. پیچیدگی یک ویژگی حتمی و ممتاز آنها است. با استفاده از تکنیکهای تحلیلی پیشرفته میتوان بسیاری از این ساز و کارها را درک کرد و در توسعهی فناوریهای پیشرفته از آنها استفاده نمود. در این خصوص دکتر ویلینسکی بیان میدارد که طبیعت چند جانبهترین ، عملیترین ، دقیقترین، بیضررترین و برای محیط زیست دوستانهترین راهحلها را در پیش روی ما گذاشته، فقط کافی است دقت نظر داشته باشیم و آنها تشخیص بدهیم و سپس با داشتن درک فنی آنها را در صنعت پیاده کنیم و به آنها جنبهی علمی ببخشیم. به طور کلی، طبیعت با تنوع زیاد در ساختارهای کارآمد، منبع بسیار مناسبی برای الگوگیری خلاق و کشف راههای جدید برای حل مسائل مختلف است. نمونههای بسیار زیادی در طبیعت وجود دارد که میتوانند ابزارهای خلاق در فرآیند خلق راهحلها برای مشکلات باشند. قاعدههای تکامل زیستشناختی میتوانند برای تعیین هدفها و اصول عملکردهای ساختارها و سازمانها استفاده شوند و همچنین یک مدل برای راهحلهای تعیین شده ارائه کنند.در این حوزهی مهندسی خلاقیت بیونیکی با بررسی خلاقیتهای طبیعت راهکارهای ایده آلی برای فناوری و جهان مهندسی ارائه مینماید.
به طور کلی، مهندسی خلاقیت بیونیکی در طی 3 مرحله مشکلات و مسائل فناوری را مورد بررسی قرار میدهد:
1- بررسی مسئله، عناصر و نیازهای اساسی برای حل کردن مشکل؛
2- نمونههایی از طبیعت کاوش و بررسی میشود که مشکل را حل میکند؛
3- راهحل طبیعت به راهحل فناورانه تبدیل میگردد.
پژوهشگری به نام بنیوس (نویسنده کتاببیومیمیکری) بیونیک را راهی برای ارزیابی و بررسی طبیعت میداند که علاوه بر استخراج اطلاعات از طبیعت، یادگیری و ایدهیابی از جهان طبیعت را مورد اهمیت قرار میدهد.
البته ایدهیابی مستلزم این نیست که تنها حیوانات و گیاهان برای به دست آوردن مواد خام مثل قندها، اسید آمینهها، نمک ها و …. مطالعه شوند، بلکه کنترل تشکیل و شکل دادن این مواد نیز بسیار مهم است و مکانیسم های به هم پیوستگی مواد برای شکلگیریهای لازم، بسیار اهمیت دارد.
پروفسور وینسنت9، رئیس مرکز بیومیمتیک در دانشگاه ریدینگ10انگلستان، بیومیمتیک را استخراج طرح و ایدهیابی از طبیعت تعریف کرده است.
دکتر بنیوس11 بیان میدارد که انسان باید شبیه یک برگ انرژی را تحت کنترل خود درآورد، مواد غذایی همانند چمنزار تولید کند، نخهایی مانند عنکبوت خلق کند، کیفیت سرامیکها مانند صدفها باشد و راهاندازی یک تجارت مانند ایجاد یک جنگل با درختان غول پیکر در نظر گرفته شود.
نتایج بالقوه وسیعی از تقلید مواد طبیعت به دست میآید که عبارتاند از کاربردهای جدید مواد پیشرفته، بهبود عملکرد، کاهش هزینه و کاهش آلودگی. علاوه بر آن پژوهشگران یک جعبه رنگارنگ و بسیار بزرگ از مواد و ساختارها را با استفاده از اصول طراحی طبیعت به دست میآورند و اغلب طبیعت به عنوان یک معیار زیست محیطی برای نوآوریها در نظر گرفته میشود.
بیونیک را همچنین تحقیق برای تشبیه و استعاره از طبیعت برای حل مشکلات تعریف کردهاند. چگونه هوا یا آب به عنوان پوشش به کار میروند؟ چگونه حیوان، حشره، گیاه و غیره فعالیت میکنند، اینها نقطهی آغازی برای راه بیونیک هستند و متخصص در امر بیونیک کسی است که از خصوصیات سیستمهای طبیعی استفاده کند و سیستمهای مصنوعی را بسازد. این خصوصیات کلی شامل خودسازگاری12، یادگیری13، خودسازماندهی14 و خود بهینهسازی15 است.
پروفسور وینسنت معتقد است که در بیونیک پیشرفته باید با الگوگیری از ساز و کارهای متنوع در طبیعت ، نوعی برنامه ریزی برای ایجاد یک محصول ویژه یا حل خلاق مسئله انجام شود که این کار در دو مرحله صورت می گیرد:
1- تعریف مسئله و جستجوی راه حل های آن از طبیعت؛
2- به دست آوردن اصول ویژه طبیعت و پیدا کردن راه استفاده ی آن ها.
هنوز تحقیقات اساسی بر روی خصوصیات ساز و کارهای طبیعت انجام میشود. و به طور یقین استخر ایدهیابی پژوهشگران را غنیتر میسازد و هدف از گود نمودن این استخر بسیار شگرف، پیدا کردن و باز نمودن افقهای بسیار وسیع در پیش روی محققان است. انسان همواره باید اسرار پشت پردهی مهارتهای حیات را درک کند و برای طراحی مواد و ساختار ها از آنها استفاده نماید. پس تعجب آور نخواهد بود که دانشمندان و محققان، بیونیک را علم عبور از موانع یا پیشرفتهای غیر منتظره نامیدهاند. (علیرضا منصوریان و سید مهدی گلستان هاشمی، ص 26-38)
1-4- منشأ علم بیونیک
تشابه واژهی بیونیک و بیولوژی (زیستشناسی) بلافاصله انسان را متوجه ارتباط این علم با موجودات زنده میکند. این واژه نخستین بار توسط سرگرد جک ای استیل16 افسر هنگ هوانوردی نیروی هوایی آمریکا به کار برده شد. با این که تعیین تاریخ دقیق پیدایش یک علم نو، غالباً کاری دشوار است، محققاً این موضوع در مورد بیونیک صدق نمیکند. این علم هنگامی اشتهار عمومی پیدا کرد که 700 زیست شناس، فیزیکدان، مهندس، ریاضیدان و روانشناس در کنگرهای که اواخر تابستان 1960 از 13 تا 15 سپتامبر در شهر دیتون ایالت اوهایو تشکیل شد، شرکت کردند. حدود سی نفر از شرکتکنندگان در کنگره، دربارهی بیونیک سخنرانی کردند و مجموعهی این سخنرانیها به صورت گزارشی پانصد صفحهای تهیه شد. به طور دقیقتر موضوع بیونیک چند ماه پیش از تشکیل این کنگره، در ماه مه 1960 ، در دوازدهمین سالروز کنفرانس الکترونیک هوانوردی مورد بحث قرار گرفته بود، یکی از جلسههای این کنفرانس به سرپرستی دکتر جان ای. کتو17، از نیروی هوایی آمریکا، به بیونیک اختصاص داده شده بود. در این جلسه چهار مقاله خوانده شد که نویسندهی یکی از آن ها سرگرد استیل بود. همهی این مقالهها نتیجهی برنامهی پژوهشی مرکز رایت پاترسن وابسته به نیروی هوایی آمریکا، و موضوع پژوهش همان چیزی بود که در بهار سال 1959 بیونیک نام گرفت. سرگرد استیل، که در اوت 1958 واژه ی بیونیک را ابداع کرد، عقیده داشت که چند سال پیش از به وجود آمدن نام بیونیک پژوهشهایی روی آن انجام شده بود. هدف از ابداع نام بیونیک شناساندن آن به عنوان علم جدیدی بود. سرگرد استیل تعریف بسیار واضحی از بیونیک کرده است: بیونیک علم سیستمهایی است که شالودهی آنها سیستمهای زندهاند. یا خصوصیتهای سیستمهای زنده را دارند، یا به سیستمهای زنده میمانند. با این تعریف به نظر میآید که بیونیک علم جامع و وسیعی است و برای روشن شدن موضوع باید دربارهی آن به حد کافی صحبت کرد و مثالهای گوناگون آورد. اما حتی اگر میدان فعالیت این علم در بدو امر روشن نباشد، از هم اکنون میتوان حس کرد که بیونیک به عنوان یکی از علوم پویا در جهان گسترش یابندهی ما همگام با الکترونیک یا نوکلئوتیک18 جایی برای خود باز خواهد کرد. در ابتدا بیونیک اصولاً مربوط به کاربردهای علمی بود و ماشینهایی را بررسی میکرد که کار آنها بر پایهی سیستمهای زنده بود. از این رو تعریف خلاصهتری برای آن پیدا شد، بیونیک عبارت است از هنر به کار گرفتن دانش سیستمهای زنده برای حل مسایل فنی.(لوسین ژراردن، ص 11-12)
1-5- تاریخچه علم بیونیک
مطالعه منابع نشان میدهد نخستین کسی که برای اولین بار واژهی بیونیک ( بایونیکس یا بیونیک ) را به کار برد سرگرد جک ای استیل19 بود. او در سال 1960 مقالهای دربارهی بیونیک در همایش نیروی هوایی ارائه کرد و «بیونیک» را چنین معرفی نمود: بیونیک علم سیستمهایی است که شالودهی آنها سیستمهای زنده است یا خصوصیات سیستمهای زنده را داراست و یا به سیستمهای زنده شباهت دارد.
انسان همواره برای الهام گرفتن، به جهان زنده پیرامون خود نگریسته است. یکی از بهترین طرحهای شناخته شده در این زمینه از لئوناردو داوینچی ( 1519-1452 ) است. او طرحی از یک ماشین پرنده را بر اساس ساختمان بدن یک خفاش رسم نمود. البته امروزه وقتی هواپیماها در اطراف زمین پرواز میکنند، شاید هیچ کس از این دانشمند ایتالیایی که از مشاهده اکتشافی طبیعت این مطلب را الگوبرداری کرد، یاد نکند.
بعد از لئوناردو داوینچی ، دو پژوهشگر آناتومی به نام های کارل کارمن و هارمن ون مایر20 یک مدل ویژه از لگن خاصرهی انسان در دو سیستم داخلی و خارجی ارائه کردند که می توانست با یکدیگر در برابر استرسهای فشار و نیروهای کششی مقاومت کند. از نمونههای دیگر نیز میتوان پروازبرادران رایت ( الگوگیری از پرواز پرندگان ) و کارهای ایگواتریچ و ایگنازیو21 را نام برد. آنها اولین هواپیمای بیموتور سبک را با الگوبرداری از دانههای بازدانگان ساختند که به وسیلهی باد منتقل میشد و میتوانست فاصلههای قابل ملاحظهای را بپیماید.
کلمان آدر22 ( 1890 ) چهار صد سال بعد از لئوناردو داوینچی ماشین پرندهای با الهام از طرح او تهیه کرد، با این تفاوت که ماشین پرندهی وی دارای موتور بود و به جای این که بالها را به حرکت درآورد، از ملخ استفاده مینمود.
در سال 1851 جوزف پاکستون23 به مناسبت نمایشگاه بین المللی لندن، با الهامگیری از نیلوفر دریایی یک قصر شیشه ای24 ( کریستالی ) ساخت. (شکل 1)
شکل1- قصر کریستال پالاس
در سال 1866 پژوهشگر مشهور، کالمن25 در زوریخ به طراحی یک جرثقیل جدید فکر میکرد و با مشکل مواجه شده بود. در همین دوران، برای تفریح به آزمایشگاه آناتومیست معروف هرمن مایر26 که بر روی برش عرضی استخوان کار میکرد رفت و با مشاهدهی چگونگی قرار گرفتن استخوانها بر روی یکدیگر، فریاد زد: این جرثقیل من است و با الهام از این مورد جرثقیل پیشرفتهتری اختراع نمود.
اورتولیلینتال27 ( 1896-1849 ) یکی از پیشکسوتان پرواز در سال 1889 کتابی تحت عنوان «پرواز پرنده زیر بنای هنر پرواز» منتشر کرد و گلایدری تحت عنوان «گلایدر لیلینتال» با الگوگیری از بالهای پرندگان ساخت و آن را «مرغ – کبوتر28» نامید.
در سالهای بعد نیز الگوگیریهای زیادی از طبیعت انجام شده است. در سال 1927 مهندس سویسی، جورج دمسترال29 متوجه شد که دلیل چسبیدن نوعی گیاه به نام کوکلیبرس30 به پوستین او، هزاران قلاب کوچکی میباشد که هر جوانه گیاه را پوشانده است. او 8 سال بعد ولکرو31 (کف پوش و قلاب های چسبنده) را مشابه قلاب های این گیاه ابداع نمود. (شکل 2)
شکل 2- گیاه کوکلیبرس که منجر به ساخت ولکرو گردید
از نیمهی دههی پنجاه نیز این علم در کتابهای بسیاری توضیح داده شده و توسط شرکتهای مختلفی به کار گرفته شده است. در سال 1966، آزمایشگاه مربوط به صدای حیوانات در فرانسه یک مقاله تحت عنوان «مدلهای بیولوژیکی سیستمهای امواج صوتی حیوانات» در مرکز تحقیقات ناوال32 ارائه نمود.
در اینجا لازم است که واژهی جدید این علم نیز معرفی گردد. نام «بیومیمتیک» واژهی جدیدی است که درسال 1991 توسط مرکز تحقیقات ویژه نیروی هوایی انگلیس برای الگوگیری و الهامگیری از حیات ارائه شد. شرکت نوآوری محصولات بیومیمتیکی یک شرکت توسعهی تولیدات تحقیقات و نوآوری است که به تولیدکنندگان در طراحی سیستمها و فناوری با استفاده از بیومیمتیک کمک میکند. شرکت نوآوری محصولات بیومیمتیکی معتقد است که تقلید از عملکردها و حسگرهای زیستشناختی اسراف انرژی و آسیبهای محیطی را کاهش میدهد. شرکت نوآوری محصولات بیومیمتیکی33 سازندهی عملگرها و حسگرهایی است که با الگوگیری از طبیعت ساخته شدهاند و در جراحی، صنایع هوافضا، رباتها، صنایع دریایی و پدافند دفاعی کاربرد دارند. پلیمرهای سبک وزن همراه با محرکها و فعالکنندههای الکترواکتیو، از آخرین مواد و تکنولوژیهایی هستند که توسط این شرکت توسعه یافته است.
از جمله همایشهایی که در این مورد برگزار شد، میتوان به همایش بیسنل34 اشاره نمود، این همایش یکی از اولین همایشهایی است که در آن مشکلات و مسائل مربوط به کشف اصول فناوری توسط زیستشناسان، مهندسان و ریاضیدانان مورد بحث قرار گرفت. البته نخستین کنگرهی بیونیک در سال 1960 و دومین کنگرهی آن 30 اوت تا اول سپتامبر 1961 در دانشگاه کرنل35 آمریکا تشکیل شد. آگارد36 هیئت علمی پژوهشی وابسته به ناتو در ژانویه ی 1963 کنگرهای در آتن ترتیب داد که موضوع مورد بحث آن،سیستمهای طبیعی و مصنوعی و بیونیک بود. آگارد بار دیگر در دسامبر 1965 دو رشتهی بحث عمومی درباره بیونیک ترتیب داد که اولی در پاریس و دومی در دوسلدروف آلمان بود.
سمپوزیوم بیونیک در ماه می 1966، در پایگاه نیروی هوایی رایت پاتریس تشکیل شد و سمپوزیوم مدلهای بیونیکی سیستمهای صوتی حیوانات نیز از 26 سپتامر تا 13 اکتبر 1966 در ایتالیا برگزار گردید.
در حال حاضر، سمینارها و کنفرانسهای متعددی در خصوص بیونیک تشکیل میگردد. که از آن جمله میتوان به کنفرانسهایی تحت عنوان طبیعت و طراحی اشاره نمود که هر ساله برگزار میگردد. (علیرضا منصوریان و سید مهدی گلستان هاشمی، 1387، ص 21-26)
1-6- علم بیونیک در عصر حاضر
1-6-1- نمونههایی از مهندسی خلاقیت بیونیکی
میدانیم که تاکنون مواد شگفتانگیز متنوع و فراوانی توسط محققان علوم مختلف مانند شیمی پلیمر و داروسازی تولید شده، اما خواص آنها به مراتب ضعیفتر از نمونههای طبیعی میباشد. به طور کلی راهکارهائی که به وسیله طبیعت برای حل مسائل ارائه شده است، (از خواص نوری ذخیرهکننده بال پروانه گرفته تا نسبت باور نکردنی استحکام به وزن تار عنکبوت) بسیار پیشرفتهتر میباشند. در اینجا برای بهتر روشن شدن قابلیتها و کاربردهای مهندسی خلاقیت بیونیکی مثالهای متنوعی که در چهار زمینه ساختار، مواد، فرم و عملکرد از طبیعت الگوگیری کردهاند، ارائه میشوند.
1-6-1-1- از دیدگاه فرم
1- تولید سیم خاردار با الگوگیری از درخت پرتقال اوساج
پرتقال اوساج37 (مکلورا پمیفرا38) درختی از خانواده توتها است که در منطقهی جنوب مرکزی آمریکا در نواحی اوکلاهوما، میزوری، تکزاس و آلکانساس میروید. این درخت دارای چندین مشخصهی قابل توجه میباشد. درختان ماده میوههایی بزرگ و سبز و زرد رنگ به نام سیبهای پرچین تولید میکند. سیبهای پرچین ظاهراً شامل مواد شیمیایی هستند که بسیاری از حشرات را دفع میکنند. پوست این درخت قهوهای همراه با رنگ نارنجی روشن بوده که با افزایش سن درخت شیار آن بیشتر و زبرتر خواهد شد. چندی از قبیلههای بومی آمریکا چوب این درخت که نارنجی روشن، بسیار متراکم و در برابر پوسیدگی و موریانه مقاوم میباشد را به منظور ساخت چماق و کمانهای جنگی بکار میگرفتند.این کاربرد فرانسویها راتشویق کرد تا این درخت را «d’arc» به معنای چوب کمان، بخوانند. این درخت دارای خار بوده که این خارها بسیار ترسناک میباشند و با حدود 1 اینچ طول (54/2 سانتیمتر) بطور متناوب و بشکل مارپیچ در امتداد طول شاخه واقع شدهاند.پرتقال اوساج بدلیل کاربرد خود به عنوان یک حصار زنده در دشتهای وسیع و بیدرخت غرب از تقاضای زیادی برخوردار بود. این درختها نزدیک به یکدیگر کاشته شده و برای تولید یک حصار انبوه و خاردار هرس میشدند.از آنجائی که پرتقال اوساج درختی با رشد سریع میباشد، تکمیل حصاری از این درخت فقط به 4 تا 5 سال زمان نیاز داشته و بیش از صدها سال زنده میماند.
حصار پرتقال اوساج دارای یک سری اشکالات بود. یک حصار زنده میتوانست موجب پناه دادن حشرات و دیگر جانوران موذی، ربودن خاکهای مغزی و آب و ایجاد سایهای که مانع از رشد محصول میشد، گردد. همچنین آنها به راحتی قابل حرکت نبودند. آنچه که موردنیاز بود حصاری جدید و بهتر بود. میکائیل کلی اولین فردی بود که در سال 1868 حصار خارداری از جنس سیم و به تقلید از شاخههای پرتقال اوساج، اختراع کرد. این حصار شامل رشتهای از سیم به همراه ورق فلز لوزی شکل، پیکاندار و متناسبی در فاصله 6 اینچی بود. کلی کارخانه حصار سیم خارداری را در سال 1876 بر پا کرد تا بتواند اختراع خودرا بسازد.طولی نکشید که دشتهای وسیع و باز غرب با حصارهایی از سیم خاردار که بصورت ضربدری همدیگر را قطع میکردند پر شد.39 (شکل 3)
شکل 3- سیم خاردار الگوگیری شده از درخت پرتقال اوساج
1-6-1-2-از دیدگاه مواد

دسته بندی : پایان نامه ها

پاسخ دهید