Biological organisms produce organic-inorganic nanocomposite composites that are hierarchically organized in composition and microstructure, containing both inorganic and organic components in complicated mixtures. The process related to the generation and regeneration of organic-inorganic complex in nature is called biomineralization process. Understanding how the process operates in a biological environment is a valuable guide to the synthesis of novel advanced material and developing important industrial processes. Like the mechanism of organisms, mollusks were also synthesized from interaction between organic matrices and minerals and their morphology was designed through biomineralization. In this study, shell formation has been studied as a bio-model and the application of biomimetics based on biomineralization is focused.
This paper proposes a biomimetic hand prosthesis with tendon-driven five fingers. Each finger is composed of a distal-middle phalange, a proximal phalange and a metacarpal bone, which are connected to a link mechanism. The finger flexion is a resultant motion by pulling a wire to serve as a tendon, but the finger extension is performed by an elastic mechanism composed of a restoration spring. The designed hand prosthesis with tendon-driven five fingers has totally six degrees of freedom. But its weight is merely 400.73g. The hand can perform various hand functions such as the grasping and the hand postures. From experimental results, we show that the proposed hand prosthesis is useful to amputees as a prosthetic hand.
Kim, Hyeon Myeong;Lee, Gil Ju;Kim, Min Seok;Kim, Kyu Jung;Song, Young Min
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.33
no.5
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pp.357-362
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2016
Various species of insects display vivid colors, widely known as 'structural color' due to their optical interference. Morpho butterflies are famous for their brilliant iridescent colors, which arise from the photonic-nanostructures of optical interference on their wings. In this paper, we outline the results of a comparative study of the optical properties of bio-inspired Morpho butterfly structures with the widely known Distributed Bragg Reflector (DBR), conducted using a rigorous coupled-wave analysis (RCWA) method for the two structures. Almost analogous tendencies were observed for both Morpho and DBR structures. With variation in the surrounding media, however, Morpho structures showed an obvious peak shift while no significant changes were observed in DBR, which can be applicable.
Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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v.50
no.8
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pp.264-273
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2013
The importance of the robots has emerged as the means of minimizing the casualties in the future war, and, thus, the biomimetic robots mimicking the optimized organisms has been actively studied. The robot inspired lizard is suitable for reconnaissance and the surveillance in narrow areas. In this paper, we analyzed the locomotion of a lizard by motion capture system using the infrared markers. We attached 21 markers to the joints of the lizard. By considering the measured data, we analyzed the walking motion of the lizard which trots in a sprawled posture. Moreover, we proposed the 25 dof kinematic model which was able to reproduce the gait of the lizard faithfully. The model was verified by simulations.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.34
no.11
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pp.1575-1580
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2010
Recently, the development of bio-mimetic underwater vehicles that can emulate the characteristic movements of marine fish and mammals has attracted considerable attention. In this study, the motion of the batoid (i.e., cownose ray) fin that facilitates excellent cruising and maneuvering during underwater movement has been studied. The velocity achieved and distance covered with each fin movement are numerically studied. A fluid-structure interaction method is used to perform 3D time-dependent numerical analysis, wherein an adaptive mesh is employed to account for the large deformation of a fin interacting with a fluid. The results of a preliminary study show that the thrust of a ray fin is highly dependent on the frequency. Further, once the fin amplitude required for generating a given thrust is evaluated for the conditions experienced by an actual ray, the frequency and amplitude values for achieving better thrust are determined.
In natural world various inorganic crystals are grown with controlled shape and size in hybrid forms with organics. Such natural processes have been attempted much to mimick artificially. One of the example is calcium carbonate which has been examined a lot in the field of biomineralization. In this study, we utilize well-organized surface of polydiacetylene(PDA) films as the crystal-growing template. We devised a novel mini-arrayer device that transfers PDA films at air/water interfaces of each array well and deposit them to hydrophobized glass substrates. This technical improvement will contribute to facilitate better understandings of biomineralization mechanism.
The Journal of the Convergence on Culture Technology
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v.8
no.5
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pp.749-754
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2022
High adhesion and water resistance of the skin surface are required for wearable and skin-attachable electronic patches in various medical applications. In this study, we report a stretchable electronic patch that mimics the drainable structure pattern of the hexagonal channels of frog's pads and the sucker of an octopus based on carbon-based conductive polymer composite materials. The hexagonal channel structure that mimics the pads of frogs drains water and improves adhesion through crack arresting effect, and the suction structure that mimics an octopus sucker shows high adhesion on wet surfaces. In addition, the high-adhesive electronic patch has excellent adhesion to various surfaces such as silicone wafer (max. 4.06 N/cm2) and skin replica surface (max. 1.84 N/cm2) in dry and wet conditions. The high skin-adhesive electronic patch made of a polymer composite material based on a polymer matrix and carbon particles can reliably detect electrocardiogram (ECG) in dry and humid environments. The proposed electronic patch presents potential applications for wearable and skin-attachable electronic devices for detecting various biosignals.
Shim, Myung Jin;Sohn, Song Ho;Seo, Ji Hoon;Han, Sang Chul
KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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v.6
no.3
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pp.285-288
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2020
The demand for coating technology on electric power equipment that has arisen from such issues regarding the attaching of illegal advertisements and posters to electric power distribution boxes such as TR, SW, etc. in down town areas seeks to produce functional coating surfaces using polymers and nano-materials that will result in improvements in self-cleaning performance and greater stability even under harsh environmental conditions. KEPCO-coatings consist of copolymerized acrylic resin and methacryl-modified reactive silicone that are able to chemically combine, which results in performance improvement without any leakage of of silicone, thus contributing to its properties of high-stability. Thus, the research team has also started long-term on-site testing on 9 electric power distribution spots around a city center in cooperation with the KEPCO Daeduck-yusung branch. The KEPCO-coating technology could advance the best coating materials and processes to meet appropriate circumstances for a variety of outdoor damage environment. It is also predicted that KEPCO could be possible to expand international electric maintenance markets and to arrange business platforms if KEPCO would achieve its original technology (IPs) by the means of upgrading in self-cleaning coating technology and obtaining long-term on-site test records from nationwide electric facilities.
This study demonstrates a method for synthesis of amine functionalized and easily size controllable silica nanoparticles through biomimetic polyamine complex. First, we generate a polyamine nanocomplex composed of polyallylamine hydrochloride (PAH) and phosphate ion (pi) to synthesize silica nanoparticles. The size of polyamine nanocomplex is reversibly adjusted within the range of about 50 to 300 nm according to the pH conditions. Amine groups of the PAH in the nanocomplex catalyzes the condensation reaction of silicic acid. As a results, silica nanoparticles are synthesized based on nanocomplex in a very short time. Finally, we synthesize silica nanoparticles with various sizes according to the pH conditions. In the process of synthesizing silica nanoparticles, polyamine chains that act as catalysts are incorporated into the inside and surface of the particles, subsequently, amine groups are exposed on the surface of silica nanoparticles. As a results, the synthesis and surface modification of silica nanoparticles are performed simultaneously, and the silica nanoparticles introduced with amine groups can be easily synthesized by adjusting the sizes of the silica nanoparticles. Finally, we demonstrate the synthesis of functional silica nanoparticles in a short time under milder conditions than the conventional synthetic method. Furthermore, this method can be applicable to bioengineering and materials fields.
How to see nature and how to define the relation between nature and the human certainly influence fundamental attitude toward nature and any results derived from the attitude. Therefore, in order to figure out a way for how the humans and nature should coexist, the thesis has began a philosophical analysis on the origin of the biomimetics. Based on findings from the analysis, the thesis would work on the features of biomimicry space, presenting related possibilities. For the philosophical characteristic of the thesis which was an ecological world view, introduced at the end of mechanical world view era, the ideas of Spinoza, Nietzsche, Bergson and Deleuze about nature were quoted. Based on what the philosophers have said, the thesis looks into successful ideas, designs and ways of living that nature has shown by itself. After all, the purpose of the thesis is to investigate the constantly changing space of the biomimetics by organic forms, autonomous systems and dividing programs. Based on this, nine cases were analyzed to derive the characteristics. As a result, organic forms, autonomous systems and dividing programs characteristics of ecological appear simultaneously in harmony. Biomimicry space can coexist with nature and the human is an effective way.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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