自然から学ぶアイデア
2017.9.24
姉崎吉光
・人間は自然界の現象を利用して進化してきた事も確かであるが、未だに、自然界には、人間の知識にとって魔訶不思議な世界が沢山ある。
・例えば、
① 東・中央アフリカに棲む「ニレウスルリアゲハ」の蝶は、明るい青を発光する綺麗な羽を持つが、発光原理はLEDと同じなそうです。 しかもその構造は現LED構造の最先端を行くものだそうである。即ち、三層のナノ積層構造の上に直径240～340ｎｍの中空円筒が規則的に並んだ構造を持つとの事。
② モンシロチョウのさなぎの体液に「ピエリシン」という物質が分泌されているそうだが、この「ピエリシン」と云う物質は、人間の癌細胞を壊し死滅させる力がある様です。 これを動物に投与すると正常細胞も破壊するが、モンシロチョウのさなぎ体内での「ピエリシン」は、成虫に必要な重要な細胞はそのまま残し、幼虫時に必要だったが、成虫では不要な細胞だけを壊す役目を持っているそうです。 即ち、選択破壊していることになります。 この機構を利用して、動物の正常細胞を破壊せず癌細胞だけを選択破壊する事が出来るような薬剤が出来れば良いですね。
③ 青く輝く「モルフォチョウ」の羽は、色素の色ではなく光の干渉光だそうである。即ち、羽の鱗粉表面は、鱗粉が積層された規則正しく微細なひだの様な凹凸を形成しており、ひだの部分で太陽光が反射・吸収され青色だけが反射強調されて発色しているそうです。
この原理を利用した商品が衣料品や化粧品や塗料に利用されているようです。 この方式で一番のメリットは色素を使わない為に染色が不要な事と無害な事である。
④ ヤモリはつるつるのｶﾞﾗｽでもでこぼこの岩でも指1本で天井にくっついて這いまわる事が出来る。その原理は足の裏に長さ30～130μｍ本の毛が1本の足に50万本生え、その毛の先端が100～1000本に枝分かれしており「ファンデンワールスカ」という分子と分子が引き合う事で貼り付き・はがれやすく出来ているそうである。この仕組みを工学的に作り出し、実証する所までは行っているが実用化までは行っていないらしい。
⑤ フクロウが獲物をめがけて滑空するとき羽音が立たない。その原理は、羽の縁に小さな針のようなのこぎり歯状の羽毛がある事により、空気の流れに渦を生じさせることで音を消しているとの事。 この原理は既に新幹線のパンダグラフに応用されており、 又、水や空気抵抗を減らすのに、カワセミのくちばし形状が新幹線の先頭流線形に応用されているようです。
➅ 蛾は夜に活動するが、センサーが無いのに夜に飛び回れ理由は、蛾の眼球構造によるらしい。 蛾の眼球表面は300nmの突起が沢山並んでいる凹凸構造（モスアイ構造）の複眼となっており、 取り込んだ光を反射させずに効果的に目の細胞に届ける事が出来るとの事。この応用に無反射ﾌｲﾙﾑが実用化されている
⑦ 発光動植物の代表にホタルがあるが、発光原理は発光物質である「ルシフリン」や「ルシフェラーゼ」等の物質と気管から供給される酸素によって化学反応が起こり光るらしい。 この原理を応用した製品は「ケミカルライト」として多く実用化されているが、熱や火を出さず電源もいらず水に強いのであるから、もっと明るく出来長持ち出来れば、もっと活用範囲が広がると思うが！！
⑧ ｱﾜﾋﾞの殻は軽くて丈夫でさびないですね。 その構造は厚さ1μm以下のセラミックを良く伸びる接着剤で貼り合わせた構造になっているようです。 しかも人口ｾﾗﾐｯｸや磁器の様に高温で焼き固める事もなく、動力を使わずにｱﾜﾋﾞが殻と共に成長させているのです。 この構造を持つｾﾗﾐｯｸの開発に凌ぎを削っている様ですが、未だに実用化に至っていない。
⑨ 殻や硬い羽根を持つ昆虫などは、汚れた所に棲んでいながら、殻や羽に汚れが付かない。その方法には分泌液を出して表面を綺麗に保つ種類と殻の表面構造によって汚れが付かない様にしているものがある様です。 前者は洗浄液に応用され、後者は外壁用タイルやトイレの便器に応用されているようです。
⑩ トンボは少ない風で飛ぶことが出来、強い風でも吹き飛ばされずに浮いていることが出来ます。その原理は羽の上についた細かい凹凸にあり、この原理を応用した風車を作れば弱い風でも強い風でも発電出来る様ですが、現在は実現されていない。
⑪ ごぼうの実やオモナミの実は棘を持っており、棘の先端がフック状に湾曲しており、布や皮にくっつくと取れにくくなる。 この原理がベルクロテープ（マジックテープ）に応用されている。
⑫ 蜘蛛の糸は蛋白質から出来ているが、極細の糸が撚り集まっていることにより、鋼鉄製の糸の4倍の強度を持ち。ナイロンより高い伸縮性を併せ持ち、400℃以上に耐熱性を持つ。 しかも軽い。この原理は多くの繊維加工に応用されており、その中で炭素繊維は車や航空機のボデーに利用されている。
⑬ ハスの葉は、その表面の微細構造と化学的特性により、決して濡れる事はなく、水ははじく。 この原理によって、撥水繊維や塗料や板に利用されている。
⑭ サメの肌は無数の鋭い歯のような鱗をに覆われており、乱流を弱める働きを持っている。この原理を利用したのが有名な競泳用水着である。
⑮ 猫の舌はざらざらしている。ざらざらしている理由は舌で食べ物や水を掬い取るのに便利であり、毛づくろい時の櫛の役目を持っている。 この原理を利用したのがサイクロン掃除機のスクリューﾌｲﾝの最下層の部分に猫の舌と同じような棘状突起を設けているとの事。未確認。即ち、圧縮したゴミが再膨張しない様な形で蓄積させるためだと云う。
⑯ フナクイムシは木を掘ると同時に、掘った木屑を除きながら木材の膨張から身を守るために粘液で穴を固めるそうである。 この原理からトンネル掘削のシールド工法が生まれたとの事。
⑰ ザトウクジラの尾びれの先端は、ギザギザの瘤が並んだ形をしている。この瘤があると瘤の周りに小さな渦が出来、その渦が水中で尾びれを素早く動すのを助けているのだそうである。この原理を風力発電タービンに応用されているとの事。
⑱ 楓の種は3羽プロペラの様な形で、回転しながら落下する事で、遠くまで移動できる。この構造がドローンの羽に利用されているようです。
⑲ チーターは、凸凹した地面を超高速で疾走出来る。 このチーターの動きを4足ロボットに応用しているとの事。
⑳ クマムシは水中に生息している生物であるが、水の無い環境では乾燥して、100年以上生存できるとの事。この原理はDNAと蛋白質などの分子構造を糖質によってコーテイングしているからだと分かったそうである。この原理を応用して、生体ワクチンを砂糖のﾌｲﾙﾑで包む事によって、冷凍することなく生きたワクチンを6か月保管する事が可能になったそうである。
㉑ アフリカシロアリのアリ塚は、昼は40℃、夜は2℃という寒暖の差が激しい環境に於いて、温度が略一定に保たれているそうです。その構造は上部と側面に開いたいくつかの通気口によって、空気の対流を作り、通気口の開閉によって制御しているとの事。 この原理は住宅構造に利用されているが、アリ塚と同じ構造に建築物を作って検証した所、従来型ビルのエネルギー使用量を1/10に減らせたとの事。
㉒ 北アメリカ原産のセイタカアワダチソウは、ススキをも枯らす程、他の植物を駆逐して繁殖する植物である。他の植物を駆逐できる原理は、地下茎から出される化学物質（フィトンチッド）で他の植物の生育・発芽を制御しているからだそうである。このフィトンチッドをセイタカアワダチソウから効率よく抽出出来れば、自然素材の無害な除草剤が出来るのである。
・等々、自然から学ぶことは、まだまだある筈です。この様な自然界から学ぶ技術を「ネイチャーテノロジー」と云うそうですが、子供の時から「何故」「不思議」と云う感覚を身に付けて欲しいと願っている自分がいます。
何故なら、現代は自然の不思議に触れる機会が非常に少なくなり、興味を持たなくなっているからです。
