Selama ribuan tahun, manusia telah memandang alam bukan hanya untuk mencari makanan atau keindahan, tetapi juga untuk inspirasi yang mendalam. Solusi-solusi cerdik yang telah diciptakan oleh evolusi di kerajaan hewan, yang telah diasah selama jutaan tahun, seringkali jauh melampaui upaya rekayasa awal kita. Praktik ini, yang dikenal sebagai biomimikri, melibatkan pengambilan ide-ide desain dan proses dari alam untuk memecahkan masalah manusia yang kompleks.

Mulai dari penyelaman burung yang anggun hingga cengkeraman rumit seekor kadal kecil, hewan terus-menerus menyediakan cetak biru bagi teknologi revolusioner yang mengubah dunia kedokteran, energi, robotika, dan bahkan eksplorasi ruang angkasa.

Berikut beberapa teknologi yang dipengaruhi oleh hewan dan tumbuhan.

BUNGLON DAN SALAMANDER

Bunglon dan salamander melontarkan lidah secepat kilat, menjerat mangsa dalam hitungan milidetik. Walau hidup di habitat yang sangat berbeda, keduanya mengembangkan mekanisme ketapel yang hampir identik.

Para peneliti di University of South Florida menemukan, bahwa otot-otot membungkus tulang meruncing di dalam lidah, menyimpan energi elastis. Saat dilepaskan, ujung lidah melesat keluar dengan kecepatan hingga 5 meter per detik pada beberapa spesies. Fakta bahwa sistem ini hanya menggunakan otot dan jaringan biasa, membuatnya semakin menarik.

Mekanisme ketapel ini menginspirasi para insinyur yang mengembangkan peralatan medis dan robotik. Dalam dunia kedokteran, perangkat mungil ini suatu hari nanti dapat membersihkan gumpalan darah di pembuluh darah yang rapuh. Dalam dunia robotika dan teknologi antariksa, sistem serupa dapat membantu menangkap puing-puing di bangunan yang runtuh atau menangkap objek dalam gravitasi nol. Peluncur buatan alam ini, nantinya dapat membantu memecahkan tantangan di berbagai wilayah.

BURUNG KINGFISHER

Saat kereta peluru Shinkansen berkecepatan tinggi Jepang khususnya Seri 500 pertama kali diperkenalkan, kereta ini menghadapi tantangan teknis yang signifikan. Saat kereta yang melaju dengan kecepatan tinggi keluar dari terowongan, ia menciptakan gelombang tekanan udara yang sangat besar dan menghasilkan ledakan sonik yang keras suaranya mengganggu dan meresahkan penduduk di sekitarnya. Para insinyur pun ditugaskan untuk menghilangkan fenomena ini, tanpa mengorbankan kecepatan atau efisiensi.

Insinyur kepala, Eiji Nakatsu, seorang pengamat burung yang antusias menemukan inspirasi dari burung kingfisher. Ia mengamati bagaimana burung itu dapat menyelam dari udara ke air, medium yang jauh lebih padat daripada udara dan hampir tanpa cipratan air. Rahasianya terletak pada paruh burung yang panjang dan ramping, yang ramping sempurna untuk menembus berbagai kepadatan dengan gangguan minimal.

Dengan mendesain ulang moncong kereta agar menyerupai paruh burung kingfisher, para insinyur berhasil mengurangi kebisingan saat keluar terowongan secara drastis. Laporan menunjukkan, bahwa moncong yang disempurnakan juga meningkatkan efisiensi dan memungkinkan kecepatan operasi yang lebih tinggi sekaligus memenuhi standar kebisingan lingkungan yang ketat.

GURITA

Gurita ahli dalam memanipulasi, mampu mencengkeram, menjelajah, dan bahkan merasakan dengan pengisapnya yang luar biasa. Ini bukan sekadar penghisap biasa, melainkan mekanisme kompleks yang memungkinkan gurita membentuk ikatan sementara yang kuat pada permukaan basah, kasar, atau halus dengan presisi.

Setiap pengisap merupakan unit independen, dengan pinggiran lembut yang membentuk segel dan otot-otot yang menghasilkan daya hisap. Permukaan dalamnya mengandung kemoreseptor yang memberi gurita kepekaan kimiawi, dan terkadang digambarkan sebagai merasakan apa yang disentuhnya.

Para ahli robotika sedang menciptakan gripper yang terinspirasi oleh pengisap gurita. Tangan robot yang lembut dapat memegang benda rapuh tanpa kerusakan atau beroperasi di bawah air, di mana gripper konvensional tidak dapat berfungsi. Aplikasi potensial meliputi instrumen bedah, peralatan bawah air, dan lengan robot untuk manufaktur yang rumit.

HIU

Walau hiu reputasinya menakutkan, ternyata hiu memiliki fitur luar biasa yang membantu menjaga kebersihannya di perairan laut yang kaya nutrisi, yaitu kulitnya. Bukannya halus, kulit hiu ditutupi jutaan sisik kecil berbentuk V seperti gigi yang disebut dentikel dermal. Dentikel ini menciptakan permukaan kasar mikroskopis yang menyulitkan bakteri, alga, dan mikroorganisme lainnya untuk menempel dan membentuk biofilm, suatu proses yang dikenal sebagai biofouling.

Tekstur dentikel yang unik ini, mengganggu lapisan air tipis yang dibutuhkan mikroba untuk menempel. Tanpa pijakan yang stabil, organisme lebih mudah tersapu oleh pergerakan air. Mekanisme pertahanan alami ini menjaga hiu bebas dari penumpukan yang dapat menyebabkan hambatan, yang sering mengganggu hewan laut dan kapal lainnya.

Para insinyur telah mengembangkan permukaan berpola bernama Sharklet, yang meniru arsitektur mikroskopis kulit hiu. Bukannya membunuh bakteri, permukaan ini mengurangi kolonisasi dengan mencegah perlekatan. Rumah sakit menggunakan permukaan berpola Sharklet pada panel sentuh, gagang pintu, dan instrumen untuk membantu membatasi pertumbuhan bakteri, sebuah solusi antimikroba pasif dan bebas bahan kimia.

KERANG

Kerang walau pun kecil, melekat erat pada permukaan yang basah, kasar, dan bergeser di bawah air. Lem konvensional tidak efektif di lingkungan basah, sehingga perbaikan di bawah air atau perekatan medis menjadi tantangan tersendiri.

Rahasia cengkeraman kerang terletak pada byssus-nya, seikat benang kuat dan elastis yang ditambatkan oleh plak perekat. Plak-plak ini mengandung protein yang kaya akan DOPA, dan asam amino yang memungkinkan ikatan di dalam air. Hasilnya adalah ikatan yang kuat dengan batu, logam, atau plastik.

Terinspirasi oleh hal ini, para ilmuwan tengah mengembangkan perekat yang terinspirasi dari kerang. Lem biokompatibel ini menjanjikan untuk perbaikan kapal, bahkan untuk pengobatan. Para peneliti membayangkan sealant bedah untuk jaringan internal yang basah, perekat untuk implan medis, dan bahan perbaikan tulang. Walau banyak yang masih dalam tahap eksperimental, lem ini dapat merevolusi bidang-bidang di mana lem konvensional gagal.

KUPU-KUPU

Sayap biru berkilauan kupu-kupu Morpho tidak diciptakan oleh pigmen, melainkan oleh warna struktural. Nanostruktur kecil pada sisik sayap memanipulasi Cahaya, panjang gelombang biru diperkuat dan dipantulkan, sementara yang lain saling meniadakan, menciptakan rona berkilauan yang berubah seiring sudut.

Kemampuan menghasilkan warna melalui struktur ini, telah menginspirasi material-material baru. Para insinyur sedang mengeksplorasi pewarna bebas pigmen yang dapat tetap cerah tanpa batas, fitur keamanan optik untuk anti pemalsuan, dan layar reflektif yang menampilkan gambar cerah tanpa lampu latar tradisional. Walau banyak aplikasi masih dalam tahap pengembangan, warna struktural menawarkan potensi yang sangat besar.

PAUS BUNGKUK

Paus bungkuk walau ukurannya sangat besar, dia adalah perenang yang luar biasa lincah, mampu berbelok tajam, dan menerjang dengan kuat untuk menangkap mangsa. Selama bertahun-tahun, para ilmuwan bertanya-tanya bagaimana sirip besar mereka dapat menghasilkan kemampuan manuver seperti itu. Jawabannya terletak pada serangkaian tonjolan menonjol, yang dikenal sebagai tuberkel dan terletak di sepanjang tepi depan sirip mereka.

Benjolan yang tampak berlawanan dengan intuisi ini, bukannya menciptakan hambatan namun justru meningkatkan efisiensi hidrodinamik. Benjolan ini menyalurkan aliran air di atas sirip sehingga menunda stall (hilangnya daya angkat), meningkatkan daya angkat, dan mengurangi hambatan. Hal ini memungkinkan paus mempertahankan kendali, bahkan pada sudut serang yang curam yang biasanya menyebabkan sirip halus stall.

Para insinyur telah menerapkan efek tuberkel ini pada bilah turbin angin. Dengan menambahkan tonjolan serupa di sepanjang tepi depan, mereka telah merancang turbin yang dapat menghasilkan daya lebih besar, terutama pada kecepatan angin yang lebih rendah. Turbin ini dapat beroperasi lebih senyap, sekaligus mengurangi tekanan pada struktur.

RAYAP

Gundukan rayap, terutama yang ditemukan di sabana kering Afrika, merupakan keajaiban arsitektur. Walauj suhu eksternal dapat berfluktuasi secara drastis terkadang melebihi 38°C, suhu internal gundukan ini tetap sangat stabil, menciptakan lingkungan yang sempurna bagi koloni rayap dan kebun jamur mereka.

Struktur-struktur ini mencapai pengaturan iklim melalui jaringan terowongan, ventilasi, dan cerobong asap yang memfasilitasi ventilasi pasif. Udara panas dan pengap naik melalui cerobong asap pusat, sementara udara segar yang lebih dingin dihisap melalui terowongan di dekat dasar, yang didinginkan oleh tanah di sekitarnya. Aliran udara berkelanjutan ini bertindak seperti sistem pendingin udara alami tanpa energi eksternal.

Para arsitek telah mempelajari gundukan-gundukan ini untuk merancang bangunan hemat energi. Eastgate Centre di Harare, Zimbabwe, adalah contoh utama, yang menggunakan sistem pendinginan pasif yang terinspirasi oleh rayap. Sistem ventilasinya menarik udara malam yang sejuk dan mengeluarkan udara panas di siang hari, mengurangi ketergantungan pada pendingin udara mekanis dan memangkas penggunaan energi.

TERATAI

Bunga teratai terkenal akan keindahannya yang murni, muncul tanpa noda dari air berlumpur. Kemampuan membersihkan diri ini yang disebut efek teratai, disebabkan oleh struktur daunnya yang berskala mikro dan nano. Permukaannya ditutupi oleh benjolan-benjolan kecil hidrofobik yang dilapisi zat lilin.

Saat air jatuh ke daun teratai, tetesan air tersebut membentuk bola-bola. Saat tetesan air menggelinding di permukaan, mereka mengangkat kotoran, debu, dan kontaminan sehingga efektif membersihkan daun. Sifat anti airnya juga mencegah banyak patogen menempel, sehingga tanaman tetap sehat.

Fenomena ini telah menginspirasi cat, kaca, dan kain yang dapat membersihkan sendiri. Para ilmuwan telah menciptakan lapisan yang meniru permukaan superhidrofobik daun teratai, yang memungkinkan hujan membersihkan kotoran atau membuat pakaian tahan noda. Salah satu cara ramah lingkungan untuk mengurangi bahan kimia pembersih yang keras.

TOKEK

Kemampuan luar biasa tokek untuk menempel di hampir semua permukaan, seperti kaca vertikal, daun licin, bahkan langit-langit telah memukau para ilmuwan selama beberapa dekade. Kemampuan ini tidak dicapai melalui hisapan atau sekresi lengket, melainkan melalui sistem kompleks struktur mikroskopis pada kaki mereka. Setiap jari kaki ditutupi jutaan bulu halus seperti rambut yang disebut seta, yang kemudian bercabang menjadi ratusan spatula yang bahkan lebih kecil.

Struktur-struktur yang luar biasa kecil ini berinteraksi dengan permukaan pada tingkat molekuler, menciptakan tarikan listrik lemah yang dikenal sebagai gaya van der Waals. Banyaknya gaya-gaya ini di kaki tokek, menghasilkan kekuatan kolektif yang cukup untuk menopang seluruh berat tubuhnya. Yang terpenting, tokek dapat dengan mudah melepaskan gaya-gaya ini dengan mengubah sudut kakinya sehingga memungkinkan pergerakan yang cepat.

Para ilmuwan telah berhasil mereplikasi prinsip adhesi kering ini, menciptakan pita tokek eksperimental yang dapat menopang beban signifikan tanpa meninggalkan residu. Aplikasi yang sedang dikembangkan berkisar dari robot pemanjat yang memeriksa struktur yang menantang hingga perangkat medis yang membutuhkan perekat sementara, kuat, dan bebas residu.