ตะขอเล็กๆ บน ผลไม้ ที่มีหนาม (ซ้าย) เป็นแรงบันดาลใจให้เกิด เทป เวลโคร (ขวา) ที่มีดีไซน์แบบตะขอและห่วง

ไบโอมิเมติกส์หรือไบโอมิมิครีคือการจำลองแบบจำลอง ระบบ และองค์ประกอบของธรรมชาติเพื่อจุดประสงค์ในการแก้ปัญหา ที่ซับซ้อน ของมนุษย์^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}คำว่า "ไบโอมิเมติกส์" และ "ไบโอมิมิครี" มาจากภาษากรีกโบราณ : βίος ( bios ) ชีวิต และ μίμησις ( mīmēsis ) การเลียนแบบ จาก μιμεῖσθαι ( mīmeisthai ) การเลียนแบบ จาก μῖμος ( mimos ) ผู้แสดง การรวมคำจึงหมายถึงการเลียนแบบชีวิต สาขาที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดคือไบโอนิกส์ [ ^{5 ] นาโน}ไบโอมิเมติกส์คือความเชี่ยวชาญของนาโนไบโอมิเมติกส์ในระดับนาโน^{[ 6 ] [ 7 ]}

ทฤษฎีวิวัฒนาการเป็นคุณลักษณะของระบบชีวภาพมานานกว่า 3.8 พันล้านปีตามการประมาณการการปรากฏตัวของสิ่งมีชีวิตที่สังเกตได้^{[ 8 ]}ตามทฤษฎีแล้วสายพันธุ์ที่วิวัฒนาการด้วยประสิทธิภาพสูงโดยใช้วัสดุที่พบได้ทั่วไป พื้นผิวของของแข็งมีปฏิสัมพันธ์กับพื้นผิวอื่นๆ และสิ่งแวดล้อม และก่อให้เกิดคุณสมบัติของวัสดุ วัสดุชีวภาพมีการจัดระเบียบอย่างสูงตั้งแต่ระดับโมเลกุลไปจนถึงระดับนาโน ไมโคร และมหภาค มักอยู่ในลักษณะลำดับชั้นที่มีสถาปัตยกรรมนาโนที่ซับซ้อนซึ่งในที่สุดก็ประกอบขึ้นเป็นองค์ประกอบการทำงานที่แตกต่างกันมากมาย^{[ 9 ]}คุณสมบัติของวัสดุและพื้นผิวเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนระหว่างโครงสร้างและสัณฐานวิทยาของพื้นผิวและคุณสมบัติทางกายภาพและเคมี วัสดุ พื้นผิว และวัตถุต่างๆ มากมายโดยทั่วไปมีฟังก์ชันการทำงานหลายอย่าง

วิศวกร นักวิทยาศาสตร์วัสดุนักเคมี และนักชีววิทยาได้ประดิษฐ์วัสดุ โครงสร้าง และอุปกรณ์ต่างๆ มากมายเพื่อประโยชน์ทางการค้า และเพื่อความสวยงาม โครงสร้าง และการออกแบบโดยศิลปินและสถาปนิก ธรรมชาติได้แก้ปัญหาทางวิศวกรรมต่างๆ เช่น ความสามารถในการซ่อมแซมตัวเอง ความทนทานและการต้านทานต่อสิ่งแวดล้อม การไม่ดูดซับน้ำการประกอบตัวเอง และการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ผลกระทบทางเศรษฐกิจของวัสดุและพื้นผิวที่ได้รับแรงบันดาลใจจากธรรมชาติมีนัยสำคัญ อยู่ในระดับหลายแสนล้านดอลลาร์ต่อปีทั่วโลก

หนึ่งในตัวอย่างแรกๆ ของการเลียนแบบธรรมชาติคือการศึกษาเกี่ยวกับนกและค้างคาวเพื่อช่วยให้มนุษย์สามารถบิน ได้ แม้ว่าจะไม่ประสบความสำเร็จในการสร้าง "เครื่องบิน" แต่เลโอนาร์โด ดา วินชี (1452–1519) ก็เป็นผู้สังเกตกายวิภาคและการบินของนกและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอย่างละเอียด และได้จดบันทึกและร่างภาพมากมายจากการสังเกตของเขา รวมถึงภาพร่างของ "เครื่องบิน" ด้วย^{[ 10 ]}พี่น้องไรท์ผู้ซึ่งประสบความสำเร็จในการบินเครื่องบินที่หนักกว่าอากาศลำแรกในปี 1903 กล่าวกันว่าได้รับแรงบันดาลใจจากการสังเกตนกพิราบขณะบิน^{[ 11 ]}

ในช่วงทศวรรษ 1950 นักชีวฟิสิกส์และนักปราชญ์ชาว อเมริกัน Otto Schmittได้พัฒนาแนวคิดเรื่อง "การเลียนแบบชีวภาพ" ^{[ 3 ]}ในระหว่างการวิจัยระดับปริญญาเอก เขาได้พัฒนาSchmitt triggerโดยการศึกษาเส้นประสาทในปลาหมึก โดยพยายามสร้างอุปกรณ์ที่จำลองระบบการแพร่กระจายของเส้นประสาททาง ชีววิทยา ^{[ 12 ]}เขายังคงมุ่งเน้นไปที่อุปกรณ์ที่เลียนแบบระบบธรรมชาติ และในปี 1957 เขาได้มองเห็นมุมมองตรงกันข้ามกับมุมมองมาตรฐานของชีวฟิสิกส์ในขณะนั้น ซึ่งเขาจะเรียกมุมมองนี้ว่า การเลียนแบบชีวภาพ^{[ 3 ]}

ชีวฟิสิกส์ไม่ใช่เพียงแค่สาขาวิชา แต่เป็นมุมมองอย่างหนึ่ง มันเป็นแนวทางในการแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ชีวภาพโดยใช้ทฤษฎีและเทคโนโลยีของวิทยาศาสตร์กายภาพ ในทางกลับกัน ชีวฟิสิกส์ก็เป็นแนวทางของนักชีววิทยาในการแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์กายภาพและวิศวกรรมเช่นกัน แม้ว่าแง่มุมนี้จะถูกละเลยไปมากก็ตาม

ในปี พ.ศ. 2503 แจ็ค อี. สตีล ได้บัญญัติ ศัพท์ที่คล้ายกันคือไบโอนิกส์ที่ฐานทัพอากาศไรท์-แพตเตอร์สันในเมืองเดย์ตัน รัฐโอไฮโอ ซึ่งออตโต ชมิตต์ ก็ทำงานอยู่ที่นั่นเช่นกัน สตีลได้นิยามไบโอนิกส์ว่า "วิทยาศาสตร์ของระบบที่มีฟังก์ชันบางอย่างที่คัดลอกมาจากธรรมชาติ หรือซึ่งแสดงถึงลักษณะของระบบธรรมชาติหรือสิ่งที่คล้ายคลึงกัน" ^{[ 5 ] [ 14 ]}ในการประชุมครั้งต่อมาในปี พ.ศ. 2506 ชมิตต์กล่าวว่า:

ลองพิจารณาดูว่าในเชิงปฏิบัติแล้ว คำว่าไบโอนิกส์มีความหมายอย่างไร และคำนี้หรือคำที่คล้ายคลึงกัน (ผมชอบคำว่าไบโอมิเมติกส์มากกว่า) ควรมีความหมายอย่างไร เพื่อให้สามารถใช้ประโยชน์จากทักษะทางเทคนิคของนักวิทยาศาสตร์ที่เชี่ยวชาญ หรือที่ควรจะพูดว่า นักวิทยาศาสตร์ที่ก้าวข้ามขอบเขตความเชี่ยวชาญเฉพาะด้านนี้ไปสู่การวิจัยในสาขานี้ได้อย่างเต็มที่

ในปี พ.ศ. 2512 ชมิตต์ใช้คำว่า "biomimetic" ในชื่อบทความหนึ่งของเขา^{[ 15 ]}และในปี พ.ศ. 2517 คำนี้ก็ได้ถูกบรรจุลงในพจนานุกรมของเว็บสเตอร์คำว่า Bionics ได้ถูกบรรจุลงในพจนานุกรมเดียวกันนี้ก่อนหน้านั้นในปี พ.ศ. 2503 ในฐานะ "วิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับการประยุกต์ใช้ข้อมูลเกี่ยวกับการทำงานของระบบชีวภาพเพื่อแก้ปัญหาทางวิศวกรรม" คำว่า Bionic มีความหมายที่แตกต่างออกไปเมื่อมาร์ติน ไคดินอ้างถึงแจ็ค สตีลและผลงานของเขาในนวนิยายเรื่องCyborgซึ่งต่อมาได้กลายเป็นซีรีส์โทรทัศน์เรื่องThe Six Million Dollar Man ในปี พ.ศ. 2517 และภาคต่อๆ มา คำว่า bionic จึงมีความเกี่ยวข้องกับ "การใช้อวัยวะเทียมที่ทำงานด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์" และ "การมีพลังของมนุษย์ธรรมดาเพิ่มขึ้นโดยหรือราวกับว่าได้รับความช่วยเหลือจากอุปกรณ์ดังกล่าว" ^{[ 16 ]}เนื่องจากคำว่าbionicมีความหมายแฝงถึงความแข็งแกร่งเหนือธรรมชาติ ชุมชนวิทยาศาสตร์ในประเทศที่ใช้ภาษาอังกฤษจึงละทิ้งคำนี้ไปเป็นส่วนใหญ่^{[ 14 ]}

คำว่าไบโอมิมิครีปรากฏขึ้นครั้งแรกในปี 1982 ^{[ 17 ]}ไบโอมิมิครีได้รับความนิยมจากนักวิทยาศาสตร์และนักเขียนJanine Benyusในหนังสือของเธอในปี 1997 ชื่อBiomimicry: Innovation Inspired by Natureไบโอมิมิครีถูกนิยามไว้ในหนังสือว่า "วิทยาศาสตร์ใหม่ที่ศึกษาแบบจำลองของธรรมชาติ แล้วเลียนแบบหรือได้รับแรงบันดาลใจจากการออกแบบและกระบวนการเหล่านี้เพื่อแก้ปัญหาของมนุษย์" Benyus แนะนำให้มองธรรมชาติเป็น "แบบจำลอง การวัด และผู้ให้คำแนะนำ" และเน้นย้ำถึงความยั่งยืนเป็นเป้าหมายของไบโอมิมิครี^{[ 18 ]}

ผลกระทบระยะยาวที่อาจเกิดขึ้นจากการเลียนแบบธรรมชาติได้รับการวัดปริมาณในรายงานของสถาบันธุรกิจและเศรษฐกิจเฟอร์มาเนียนปี 2013 ซึ่งจัดทำขึ้นตามคำสั่งของสวนสัตว์ซานดิเอโกผลการวิจัยแสดงให้เห็นถึงประโยชน์ทางเศรษฐกิจและสิ่งแวดล้อมที่อาจเกิดขึ้นจากการเลียนแบบธรรมชาติ ซึ่งสามารถเห็นได้เพิ่มเติมในแนวทาง "managemANT" ของ Johannes-Paul Fladerer และ Ernst Kurzmann ^{[ 19 ]}คำนี้ (เป็นการรวมกันของคำว่า "management" และ "ant") อธิบายถึงการใช้กลยุทธ์เชิงพฤติกรรมของมดในกลยุทธ์ทางเศรษฐกิจและการจัดการ^{[ 20 ] [ 21 ]}

โดยหลักการแล้ว ชีวเลียนแบบสามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้ในหลายสาขา เนื่องจากความหลากหลายและความซับซ้อนของระบบชีวภาพ จำนวนคุณลักษณะที่สามารถเลียนแบบได้จึงมีมาก การประยุกต์ใช้ชีวเลียนแบบอยู่ในขั้นตอนการพัฒนาที่หลากหลาย ตั้งแต่เทคโนโลยีที่อาจนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์ได้ ไปจนถึงต้นแบบ^{[ 4 ]}กฎของเมอร์เรย์ซึ่งในรูปแบบดั้งเดิมกำหนดเส้นผ่านศูนย์กลางที่เหมาะสมที่สุดของหลอดเลือด ได้รับการอนุมานใหม่เพื่อให้ได้สมการง่ายๆ สำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อหรือหลอด ซึ่งทำให้ระบบวิศวกรรมมีมวลน้อยที่สุด^{[ 22 ]}

การออกแบบที่เพรียวบางของรถไฟชินคันเซ็นซีรีส์ 500 (ซ้าย) เลียนแบบจะงอยปากของ นก กระเต็น (ขวา) เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพด้านอากาศพลศาสตร์

การออกแบบปีกเครื่องบิน^{[ 23 ]}และเทคนิคการบิน^{[ 24 ]}ได้รับแรงบันดาลใจจากนกและค้างคาวหลักอากาศพลศาสตร์ของการออกแบบที่ลื่นไหลของรถไฟความเร็วสูงชินคันเซ็นซีรีส์ 500 ของญี่ปุ่นที่ได้รับการปรับปรุง นั้นจำลองมาจากจะงอยปากของนกกระเต็น^{[ 25 ]}

ไบโอโรบอทส์ที่อิงตามสรีรวิทยาและวิธีการเคลื่อนที่ของสัตว์ได้แก่ไบโอนิกคังการูซึ่งเคลื่อนที่เหมือนจิงโจ้ ประหยัดพลังงานจากการกระโดดครั้งหนึ่งและถ่ายโอนไปยังการกระโดดครั้งต่อไป^{[ 26 ]}คามิกามิโรบอทส์ซึ่งเป็นของเล่นเด็ก เลียนแบบการเคลื่อนที่ของแมลงสาบเพื่อวิ่งได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพบนพื้นผิวทั้งในร่มและกลางแจ้ง^{[ 27 ]}และเพลโอบอท หุ่นยนต์ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากกุ้ง เพื่อศึกษาการว่ายน้ำแบบเมตาโครนัลและผลกระทบทางนิเวศวิทยาของการเดินแบบขับเคลื่อนนี้ต่อสิ่งแวดล้อม^{[ 28 ]}

BFR ได้รับแรงบันดาลใจจากสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่บินได้ นก หรือแมลง BFR อาจมีปีกที่กระพือซึ่งสร้างแรงยกและแรงขับ หรืออาจขับเคลื่อนด้วยใบพัด BFR ที่มีปีกกระพือมีประสิทธิภาพการกระพือที่เพิ่มขึ้น ความคล่องตัวที่เพิ่มขึ้น และการใช้พลังงานที่ลดลงเมื่อเทียบกับ BFR ที่ขับเคลื่อนด้วยใบพัด^{[ 29 ]} BFR ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและนกมีลักษณะการบินและข้อควรพิจารณาในการออกแบบที่คล้ายคลึงกัน ตัวอย่างเช่น BFR ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและนกจะลดการกระพือ ของขอบปีก และการม้วนงอของปลายปีกที่เกิดจากแรงดันโดยการเพิ่มความแข็งแกร่งของขอบปีกและปลายปีก BFR ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและแมลงสามารถทนต่อแรงกระแทกได้ ทำให้มีประโยชน์ในสภาพแวดล้อมที่รก

โดยทั่วไปแล้ว BFR ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมมักได้รับแรงบันดาลใจจากค้างคาว แต่กระรอกบินก็เป็นแรงบันดาลใจให้กับต้นแบบเช่นกัน^{[ 30 ]}ตัวอย่างของ BFR ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากค้างคาว ได้แก่ Bat Bot ^{[ 31 ]}และ DALER ^{[ 32 ]} BFR ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมสามารถออกแบบให้เป็นแบบหลายโหมดได้ ดังนั้นจึงสามารถบินและเคลื่อนที่บนพื้นดินได้ เพื่อลดแรงกระแทกจากการลงจอด สามารถติดตั้งโช้คอัพตามปีกได้^{[ 32 ]}หรืออีกทางหนึ่ง BFR สามารถยกหัวขึ้นและเพิ่มแรงต้านที่เกิดขึ้นได้^{[ 30 ]}โดยการเพิ่มแรงต้าน BFR จะชะลอความเร็วและลดแรงกระแทกเมื่อลงจอด นอกจากนี้ยังสามารถนำรูปแบบการเดินบนพื้นดินที่แตกต่างกันมาใช้ได้^{[ 30 ]}

BFR ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากนกสามารถรับแรงบันดาลใจจากนกเหยี่ยว นกนางนวล และอื่นๆ ได้ BFR ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากนกสามารถปรับปีกให้กว้างขึ้นเพื่อเพิ่มช่วงมุมปะทะที่ต้นแบบสามารถทำงานได้ก่อนที่จะเกิดการหยุดชะงัก^{[ 33 ]}ปีกของ BFR ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากนกช่วยให้เกิดการเปลี่ยนรูปในระนาบ และการเปลี่ยนรูปของปีกในระนาบสามารถปรับได้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการบินสูงสุดขึ้นอยู่กับลักษณะการบิน^{[ 33 ]}ตัวอย่างของ BFR ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากนกเหยี่ยวคือต้นแบบของ Savastano et al. ^{[ 34 ]}ต้นแบบนี้มีปีกกระพือที่สามารถเปลี่ยนรูปได้อย่างเต็มที่และสามารถบรรทุกน้ำหนักได้มากถึง 0.8 กก. ในขณะที่ทำการไต่ระดับแบบพาราโบลา การลงอย่างรวดเร็ว และการฟื้นตัวอย่างรวดเร็ว ต้นแบบที่ได้รับแรงบันดาลใจจากนกนางนวลของ Grant et al. เลียนแบบการหมุนของข้อศอกและข้อมือของนกนางนวลได้อย่างแม่นยำ และพวกเขาพบว่าการสร้างแรงยกจะสูงสุดเมื่อการเปลี่ยนรูปของข้อศอกและข้อมือเป็นไปในทิศทางตรงกันข้ามแต่เท่ากัน^{[ 35 ]}

โดยทั่วไปแล้ว BFR ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากแมลงมักได้รับแรงบันดาลใจจากด้วงหรือแมลงปอ ตัวอย่างของ BFR ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากด้วงคือต้นแบบของ Phan และ Park ^{[ 36 ]}และ BFR ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากแมลงปอคือต้นแบบของ Hu et al. ^{[ 37 ]}ความถี่ในการกระพือปีกของ BFR ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากแมลงนั้นสูงกว่า BFR อื่นๆ มาก เนื่องจาก หลักอากาศพลศาสตร์ของ การบินของแมลง^{[ 38 ]} BFR ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากแมลงมีขนาดเล็กกว่า BFR ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมหรือนกมาก จึงเหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่หนาแน่นกว่า ต้นแบบของ Phan และ Park ได้รับแรงบันดาลใจจากด้วงแรด จึงสามารถบินต่อไปได้สำเร็จแม้หลังจากการชนโดยการบิดปีกหลัง

สิ่งมีชีวิตได้ปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลาในระหว่างวิวัฒนาการผ่านการกลายพันธุ์ การรวมตัวใหม่ และการคัดเลือก^{[ 39 ]}แนวคิดหลักของปรัชญาชีวเลียนแบบคือ สิ่งมีชีวิตในธรรมชาติ ซึ่งรวมถึงสัตว์ พืช และจุลินทรีย์ มีประสบการณ์มากที่สุดในการแก้ปัญหา และได้ค้นพบวิธีที่เหมาะสมที่สุดในการดำรงอยู่บนโลก^{[ 40 ]}ในทำนองเดียวกัน สถาปัตยกรรมชีวเลียนแบบแสวงหาแนวทางแก้ไขสำหรับความยั่งยืนของอาคารที่มีอยู่ในธรรมชาติ แม้ว่าธรรมชาติจะเป็นแบบจำลอง แต่ก็มีตัวอย่างสถาปัตยกรรมชีวเลียนแบบเพียงไม่กี่ตัวอย่างที่มุ่งหวังให้เป็นประโยชน์ต่อธรรมชาติ^{[ 41 ]}

ศตวรรษที่ 21 ได้เห็นการสิ้นเปลืองพลังงานอย่างแพร่หลายเนื่องจากการออกแบบอาคารที่ไม่มีประสิทธิภาพ นอกเหนือจากการใช้พลังงานมากเกินไปในช่วงระยะการใช้งานของวงจรชีวิต^{[ 42 ]}ในขณะเดียวกัน ความก้าวหน้าล่าสุดในเทคนิคการผลิต การสร้างภาพด้วยคอมพิวเตอร์ และเครื่องมือจำลอง ได้เปิดโอกาสใหม่ ๆ ในการเลียนแบบธรรมชาติในระดับสถาปัตยกรรมที่แตกต่างกัน^{[ 39 ]}ส่งผลให้มีการเติบโตอย่างรวดเร็วในการคิดค้นแนวทางการออกแบบและโซลูชันที่เป็นนวัตกรรมเพื่อแก้ไขปัญหาด้านพลังงาน สถาปัตยกรรมชีวเลียนแบบเป็นหนึ่งในแนวทางสหวิทยาการเหล่านี้สำหรับการออกแบบที่ยั่งยืนซึ่งปฏิบัติตามหลักการชุดหนึ่งมากกว่ารหัสทางสไตล์ โดยก้าวไปไกลกว่าการใช้ธรรมชาติเป็นแรงบันดาลใจสำหรับองค์ประกอบด้านสุนทรียศาสตร์ของรูปแบบอาคาร แต่กลับพยายามใช้ธรรมชาติเพื่อแก้ปัญหาการทำงานของอาคารและประหยัดพลังงาน

คำว่าสถาปัตยกรรมเลียนแบบธรรมชาติ หมายถึงการศึกษาและการประยุกต์ใช้หลักการก่อสร้างที่พบในสภาพแวดล้อมและสายพันธุ์ตามธรรมชาติ และแปลความหมายไปสู่การออกแบบโซลูชันที่ยั่งยืนสำหรับสถาปัตยกรรม^{[ 39 ]}สถาปัตยกรรมเลียนแบบธรรมชาติใช้ธรรมชาติเป็นแบบจำลอง มาตรวัด และผู้ให้คำแนะนำในการนำเสนอโซลูชันทางสถาปัตยกรรมในระดับต่างๆ ซึ่งได้รับแรงบันดาลใจจากสิ่งมีชีวิตตามธรรมชาติที่ได้แก้ไขปัญหาที่คล้ายคลึงกันในธรรมชาติ การใช้ธรรมชาติเป็นมาตรวัด หมายถึงการใช้มาตรฐานทางนิเวศวิทยาในการวัดความยั่งยืนและประสิทธิภาพของนวัตกรรมที่มนุษย์สร้างขึ้น ในขณะที่คำว่าผู้ให้คำแนะนำ หมายถึงการเรียนรู้จากหลักการทางธรรมชาติและการใช้ชีววิทยาเป็นแหล่งแรงบันดาลใจ^{[ 18 ]}

สถาปัตยกรรมชีวรูป หรือเรียกอีกอย่างว่าการตกแต่งแบบชีวภาพ^{[ 39 ]}ในทางกลับกัน หมายถึงการใช้องค์ประกอบที่เป็นทางการและเรขาคณิตที่พบในธรรมชาติ เป็นแหล่งแรงบันดาลใจสำหรับคุณสมบัติทางสุนทรียศาสตร์ในสถาปัตยกรรมที่ออกแบบ และอาจไม่จำเป็นต้องมีฟังก์ชันที่ไม่ใช่ทางกายภาพหรือทางเศรษฐกิจ ตัวอย่างทางประวัติศาสตร์ของสถาปัตยกรรมชีวรูปย้อนกลับไปถึงวัฒนธรรมอียิปต์ กรีก และโรมัน โดยใช้รูปทรงของต้นไม้และพืชในการตกแต่งเสาโครงสร้าง^{[ 43 ]}

ภายในสถาปัตยกรรมเลียนแบบชีวภาพ สามารถระบุขั้นตอนพื้นฐานได้สองวิธี ได้แก่ วิธีการจากล่างขึ้นบน (การผลักดันทางชีววิทยา) และวิธีการจากบนลงล่าง (การดึงเทคโนโลยี) ^{[ 44 ]}ขอบเขตระหว่างสองวิธีการนี้ไม่ชัดเจน โดยมีความเป็นไปได้ที่จะเปลี่ยนผ่านระหว่างสองวิธีนี้ ขึ้นอยู่กับแต่ละกรณี สถาปัตยกรรมเลียนแบบชีวภาพมักดำเนินการในทีมสหวิทยาการ ซึ่งนักชีววิทยาและนักวิทยาศาสตร์ธรรมชาติอื่นๆ ทำงานร่วมกับวิศวกร นักวิทยาศาสตร์วัสดุ สถาปนิก นักออกแบบ นักคณิตศาสตร์ และนักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์

ในแนวทางจากล่างขึ้นบน จุดเริ่มต้นคือผลลัพธ์ใหม่จากการวิจัยทางชีววิทยาขั้นพื้นฐานที่น่าสนใจสำหรับการนำไปประยุกต์ใช้ในเชิงเลียนแบบชีวภาพ ตัวอย่างเช่น การพัฒนาระบบวัสดุเลียนแบบชีวภาพหลังจากวิเคราะห์เชิงปริมาณคุณสมบัติทางกล ทางกายภาพ และทางเคมีของระบบชีวภาพ

ในแนวทางจากบนลงล่าง จะมีการแสวงหานวัตกรรมเลียนแบบธรรมชาติสำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีอยู่แล้วและประสบความสำเร็จในตลาด โดยความร่วมมือจะมุ่งเน้นไปที่การปรับปรุงหรือพัฒนาผลิตภัณฑ์ที่มีอยู่ให้ดียิ่งขึ้น

นักวิจัยศึกษาความสามารถของปลวก ในการรักษาอุณหภูมิและความชื้นให้คงที่ใน รังปลวกในแอฟริกา แม้ว่าอุณหภูมิภายนอกจะแตกต่างกันตั้งแต่ 1.5 ถึง 40 °C (34.7 ถึง 104.0 °F) นักวิจัยได้สแกนรังปลวกและสร้างภาพ 3 มิติของโครงสร้างรัง ซึ่งเผยให้เห็นโครงสร้างที่อาจส่งผลต่อการออกแบบอาคาร ของมนุษย์ ศูนย์อีสต์เกต ซึ่ง ^เป็นอาคารสำนักงานขนาดกลางในฮาราเรประเทศซิมบับเว [ ^{45 ]}รักษาความเย็นไว้ได้ด้วยสถาปัตยกรรมระบายความร้อนแบบพาสซีฟซึ่งใช้พลังงานเพียง 10% ของอาคารทั่วไปที่มีขนาดเท่ากัน

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Sapienza แห่งกรุงโรมได้รับแรงบันดาลใจจากการระบายอากาศตามธรรมชาติในรังปลวกและออกแบบผนังสองชั้นที่ช่วยลดพื้นที่ที่มีแสงสว่างมากเกินไปในอาคารได้อย่างมาก นักวิทยาศาสตร์ได้เลียนแบบลักษณะที่เป็นรูพรุนของผนังรังปลวกโดยการออกแบบผนังที่มีแผงสองชั้นซึ่งสามารถลดความร้อนที่ได้รับจากการแผ่รังสีและเพิ่มการสูญเสียความร้อนจากการพาความร้อนในช่องว่างระหว่างแผงทั้งสอง ส่งผลให้ภาระการทำความเย็นโดยรวมของการใช้พลังงานของอาคารลดลง 15% ^{[ 46 ]}

แรงบันดาลใจที่คล้ายกันนี้ได้มาจากผนังที่มีรูพรุนของรังปลวกเพื่อออกแบบผนังที่มีการระบายอากาศตามธรรมชาติโดยมีช่องระบายอากาศขนาดเล็ก การออกแบบผนังแบบนี้สามารถเหนี่ยวนำให้เกิดการไหลของอากาศเนื่องจากผลของเวนทูริและหมุนเวียนอากาศที่ลอยขึ้นในช่องระบายอากาศอย่างต่อเนื่อง มีการสังเกตการถ่ายเทความร้อนอย่างมีนัยสำคัญระหว่างพื้นผิวผนังภายนอกของอาคารและอากาศที่ไหลผ่าน^{[ 47 ]}การออกแบบนี้ควบคู่ไปกับการปลูกพืชสีเขียวบนผนัง ผนังสีเขียวช่วยให้เกิดการระบายความร้อนตามธรรมชาติเพิ่มเติมผ่านการระเหย การหายใจ และการคายน้ำของพืช พื้นผิวพืชที่ชื้นยังช่วยเสริมผลการระบายความร้อนอีกด้วย^{[ 48 ]}

นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเซี่ยงไฮ้สามารถจำลองโครงสร้างจุลภาคที่ซับซ้อนของเครือข่ายท่อที่ทำจากดินเหนียวในเนินดินเพื่อเลียนแบบการควบคุมความชื้นที่ดีเยี่ยมในเนินดิน พวกเขาเสนอวัสดุควบคุมความชื้นแบบมีรูพรุน (HCM) โดยใช้เซพิโอไลต์และแคลเซียมคลอไรด์ที่มีปริมาณการดูดซับและคายไอน้ำ 550 กรัมต่อตารางเมตร แคลเซียมคลอไรด์เป็นสารดูดความชื้นและช่วยปรับปรุงคุณสมบัติการดูดซับและคายไอน้ำของ Bio-HCM วัสดุ Bio-HCM ที่เสนอนี้มีระบบของรูพรุนขนาดกลางระหว่างเส้นใยซึ่งทำหน้าที่เป็นอ่างเก็บน้ำขนาดเล็ก ความแข็งแรงดัดงอของวัสดุที่เสนอนี้ประมาณไว้ที่ 10.3 MPa โดยใช้การจำลองทางคอมพิวเตอร์^{[ 49 ] [ 50 ]}

ในด้านวิศวกรรมโครงสร้าง สถาบันเทคโนโลยีแห่งสหพันธรัฐสวิส ( EPFL ) ได้รวมเอาลักษณะเลียนแบบชีวภาพเข้าไว้ในสะพาน "เทนเซกริตี" ที่ปรับเปลี่ยนได้ สะพานนี้สามารถทำการวินิจฉัยและซ่อมแซมตัวเองได้^{[ 51 ]}การจัดเรียงใบไม้บนพืชได้รับการปรับให้เหมาะสมเพื่อการเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ที่ดีขึ้น^{[ 52 ]}

การวิเคราะห์การเสียรูปทรงยืดหยุ่นที่เกิดขึ้นเมื่อแมลงผสมเกสรลงจอดบนส่วนที่คล้ายปลอกของดอกไม้Strelitzia reginae (หรือที่รู้จักกันในชื่อ ดอกไม้ นกสวรรค์ ) ได้เป็นแรงบันดาลใจให้สถาปนิกและนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัย Freiburgและมหาวิทยาลัย Stuttgartสร้างระบบบังแดดแบบไร้บานพับที่สามารถตอบสนองต่อสภาพแวดล้อมได้ ผลิตภัณฑ์ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากธรรมชาติเหล่านี้จำหน่ายภายใต้ชื่อ Flectofin ^{[ 53 ] [ 54 ]}

ระบบชีวเลียนแบบไร้บานพับอื่นๆ ได้แก่ Flectofold ^{[ 55 ]} Flectofold ได้รับแรงบันดาลใจจากระบบดักจับที่พัฒนาโดยพืชกินแมลงAldrovanda vesiculosa

มีความต้องการอย่างมากสำหรับวัสดุโครงสร้างใหม่ที่มีน้ำหนักเบา แต่มีคุณสมบัติที่โดดเด่นในด้านความแข็งความทนทาน และความเหนียว

วัสดุดังกล่าวจะต้องถูกผลิตเป็นวัสดุจำนวนมากที่มีรูปร่างซับซ้อนในปริมาณมากและต้นทุนต่ำ และจะนำไปใช้ในหลากหลายสาขา เช่น การก่อสร้าง การขนส่ง การจัดเก็บและการแปลงพลังงาน^{[ 56 ]}ในปัญหาการออกแบบแบบคลาสสิก ความแข็งแรงและความเหนียวมักจะขัดแย้งกัน กล่าวคือ วัสดุที่แข็งแรงจะเปราะ และวัสดุที่เหนียวจะอ่อนแอ อย่างไรก็ตาม วัสดุธรรมชาติที่มีการไล่ระดับวัสดุที่ซับซ้อนและเป็นลำดับชั้นซึ่งครอบคลุมตั้งแต่ระดับนาโนไปจนถึงระดับมหภาค มีทั้งความแข็งแรงและความเหนียว โดยทั่วไป วัสดุธรรมชาติส่วนใหญ่ใช้ส่วนประกอบทางเคมีที่จำกัด แต่มีโครงสร้างวัสดุที่ซับซ้อนซึ่งก่อให้เกิดคุณสมบัติทางกลที่ยอดเยี่ยม การทำความเข้าใจวัสดุชีวภาพที่มีความหลากหลายและใช้งานได้หลากหลาย และการค้นพบแนวทางในการจำลองโครงสร้างดังกล่าว จะนำไปสู่เทคโนโลยีที่ก้าวหน้าและมีประสิทธิภาพมากขึ้นกระดูก เปลือกหอยมุก (เปลือกหอยเป๋าฮื้อ) ฟัน ปลายนิ้วของกุ้งสตอมมาโทพอด และไม้ไผ่ เป็นตัวอย่างที่ดีของวัสดุที่ทนต่อความเสียหาย^{[ 57 ]}ความต้านทานต่อการแตกหักของกระดูกที่ยอดเยี่ยมเกิดจากกลไกการเปลี่ยนรูปและการเสริมความแข็งแรงที่ซับซ้อนซึ่งทำงานครอบคลุมขนาดที่แตกต่างกัน — โครงสร้างระดับนาโนของโมเลกุลโปรตีนไปจนถึงระดับสรีรวิทยาในระดับมหภาค^{[ 58 ]}

เปลือกหอยมุกมีคุณสมบัติทางกลที่คล้ายคลึงกัน แต่มีโครงสร้างที่เรียบง่ายกว่า เปลือกหอยมุกมีโครงสร้างคล้ายอิฐและปูน โดยมีชั้นแร่หนา (0.2–0.9 μm) ของโครงสร้างอะราโกไนต์ที่อัดแน่น และเมทริกซ์อินทรีย์บาง (~20 nm) ^{[ 59 ]}แม้ว่าจะมีการผลิตฟิล์มบางและตัวอย่างขนาดไมโครเมตรที่เลียนแบบโครงสร้างเหล่านี้แล้ว แต่การผลิตวัสดุโครงสร้างเลียนแบบชีวภาพในปริมาณมากยังคงต้องดำเนินการต่อไป อย่างไรก็ตาม มีการเสนอเทคนิคการประมวลผลมากมายสำหรับการผลิตวัสดุที่คล้ายเปลือกหอย มุก ^{[ 57 ]}เซลล์พื้นผิวซึ่งเป็นเซลล์ชั้นนอกบนพื้นผิวของใบและกลีบดอกของพืช มักจะสร้างรูปแบบการประสานกันเป็นคลื่นคล้ายชิ้นส่วนจิ๊กซอว์ และแสดงให้เห็นว่าช่วยเพิ่มความทนทานต่อการแตกหักของใบ ซึ่งเป็นกุญแจสำคัญในการอยู่รอดของพืช^{[ 60 ]} รูปแบบของเซลล์เหล่านี้ ซึ่งจำลองในตัวอย่าง โพลี(เมทิลเมทาคริเลต)ที่แกะสลักด้วยเลเซอร์ยังแสดงให้เห็นว่านำไปสู่ความทนทานต่อการแตกหักที่เพิ่มขึ้น มีข้อเสนอแนะว่าการจัดเรียงและรูปแบบของเซลล์มีบทบาทในการจัดการการแพร่กระจายของรอยแตกในเนื้อเยื่อ^{[ 60 ]}

การสร้างแร่แบบไบโอมอร์ฟิกเป็นเทคนิคที่สร้างวัสดุที่มีรูปร่างและโครงสร้างคล้ายกับสิ่งมีชีวิตตามธรรมชาติโดยใช้โครงสร้างทางชีวภาพเป็นแม่แบบสำหรับการสร้างแร่ เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการผลิตวัสดุอื่นๆ การสร้างแร่แบบไบโอมอร์ฟิกนั้นง่าย เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และประหยัด^{[ 61 ]}

การหล่อแบบแช่แข็ง (การขึ้นรูปด้วยน้ำแข็ง) ซึ่งเป็นวิธีการราคาไม่แพงในการเลียนแบบโครงสร้างชั้นตามธรรมชาติ ถูกนำมาใช้โดยนักวิจัยที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอว์เรนซ์เบิร์กลีย์เพื่อสร้างวัสดุคอมโพสิตแบบชั้นอะลูมินา-Al-Si และ IT HAP-อีพ็อกซีที่มีคุณสมบัติทางกลที่ตรงกับกระดูกที่มีปริมาณแร่ธาตุ/อินทรีย์เทียบเท่ากัน^{[ 62 ]}การศึกษาเพิ่มเติมต่างๆ^{[ 63 ] [ 64 ] [ 65 ] [ 66 ]}ยังใช้วิธีการที่คล้ายกันในการผลิตวัสดุคอมโพสิตที่มีความแข็งแรงสูงและความเหนียวสูงซึ่งเกี่ยวข้องกับเฟสองค์ประกอบที่หลากหลาย

การศึกษาล่าสุดแสดงให้เห็นถึงการผลิตโครงสร้างเนื้อเยื่อขนาดใหญ่ที่ยึดเกาะและรองรับตัวเองได้ ซึ่งเลียนแบบเนื้อเยื่อที่มีชีวิตโดยการพิมพ์หยดพิโคลิตรต่างชนิดกันหลายหมื่นหยดในรูปทรงเรขาคณิต 3 มิติขนาดมิลลิเมตรที่กำหนดโดยซอฟต์แวร์^{[ 67 ]}นอกจากนี้ยังมีความพยายามในการเลียนแบบการออกแบบของเปลือกหอยมุกในวัสดุคอม โพสิตเทียม โดยใช้การสร้างแบบจำลองการสะสมแบบหลอมเหลว^{[ 68 ]}และโครงสร้างเกลียวของ กระบอง ของสโตมาโทพอดในการผลิต คอมโพสิต คาร์บอนไฟเบอร์ -อีพ็อกซี ประสิทธิภาพสูง ^{[ 69 ]}

เทคโนโลยีการผลิตแบบเติมแต่งที่ได้รับการยอมรับและนวัตกรรมใหม่ๆ เช่น การพิมพ์ PolyJet, การเขียนหมึกโดยตรง, การพิมพ์แม่เหล็ก 3 มิติ, การพิมพ์ 3 มิติแบบหลายวัสดุโดยใช้แม่เหล็ก และการหล่อแบบสลิป โดยใช้แม่เหล็ก ได้ถูกนำมาใช้เพื่อเลียนแบบโครงสร้างระดับจุลภาคที่ซับซ้อนของวัสดุธรรมชาติ และเปิดโอกาสมากมายสำหรับการวิจัยในอนาคต^{[ 70 ] [ 71 ] [ 72 ]}

ใย แมงมุมมีความทนทานกว่าเคฟลาร์ที่ใช้ในเสื้อเกราะกันกระสุน^{[ 73 ] ใน}ทาง^{ทฤษฎี}แล้ว วิศวกรสามารถใช้วัสดุดังกล่าวได้ หากสามารถปรับปรุงโครงสร้างใหม่เพื่อให้มีอายุการใช้งานยาวนานพอ สำหรับสายร่มชูชีพ สายเคเบิลสะพานแขวน เอ็นเทียมสำหรับการแพทย์ และวัตถุประสงค์อื่นๆ^{[ 18 ]}ฟันที่ลับคมเองได้ของสัตว์หลายชนิดได้รับการเลียนแบบเพื่อสร้างเครื่องมือตัดที่ดีขึ้น^{[ 74 ]}

เซรามิกชนิดใหม่ที่แสดงฮิสเทอรีซิสอิเล็กเตรตขนาดใหญ่ก็ได้รับการพัฒนาขึ้นเช่นกัน^{[ 75 ]}

คอมพิวเตอร์และเซนเซอร์ แบบนิวโรโมฟิกเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่จำลองโครงสร้างและฟังก์ชันของเซลล์ประสาททางชีวภาพเพื่อใช้ในการคำนวณ ตัวอย่างหนึ่งคือกล้องเหตุการณ์ซึ่งเฉพาะพิกเซลที่ได้รับสัญญาณใหม่เท่านั้นที่จะอัปเดตเป็นสถานะใหม่ พิกเซลอื่นๆ ทั้งหมดจะไม่อัปเดตจนกว่าจะได้รับสัญญาณ^{[ 76 ]}

ในระบบชีวภาพบางระบบการซ่อมแซมตัวเองเกิดขึ้นผ่านการปล่อยสารเคมีที่บริเวณรอยแตก ซึ่งเริ่มต้นการตอบสนองของระบบเพื่อขนส่งสารซ่อมแซมไปยังบริเวณรอยแตก ส่งเสริมการซ่อมแซมแบบอัตโนมัติ^{[ 77 ]}เพื่อแสดงให้เห็นถึงการใช้เครือข่ายหลอดเลือดขนาดเล็กสำหรับการซ่อมแซมแบบอัตโนมัติ นักวิจัยได้พัฒนาสถาปัตยกรรมพื้นผิวเคลือบหลอดเลือดขนาดเล็กที่เลียนแบบผิวหนังมนุษย์^{[ 78 ]}ไฮโดรเจลสีโครงสร้างที่ซ่อมแซมตัวเองได้ซึ่งได้รับแรงบันดาลใจจากชีวภาพ ซึ่งรักษาเสถียรภาพของโครงสร้างโอปอลผกผันและสีโครงสร้างที่เกิดขึ้น ได้รับการพัฒนาขึ้น^{[ 79 ]}เมมเบรนที่ซ่อมแซมตัวเองได้ซึ่งได้รับแรงบันดาลใจจากกระบวนการปิดผนึกตัวเองอย่างรวดเร็วในพืช ได้รับการพัฒนาขึ้นสำหรับโครงสร้างน้ำหนักเบาที่พองตัวได้ เช่น เรือยางหรือโครงสร้าง Tensairity นักวิจัยได้ใช้การเคลือบโฟมโพลียูรีเทนเซลลูลาร์ที่อ่อนนุ่มบาง ๆ บนด้านในของพื้นผิวผ้า ซึ่งจะปิดรอยแตกหากเมมเบรนถูกเจาะด้วยหนามแหลม^{[ 80 ]} วัสดุ ที่ซ่อมแซมตัวเองได้โพลิเมอร์และวัสดุคอมโพสิตที่สามารถซ่อมแซมรอยแตกได้ถูกผลิตขึ้นโดยอิงจากวัสดุชีวภาพ^{[ 81 ]}

คุณสมบัติการซ่อมแซมตัวเองอาจเกิดขึ้นได้จากการแตกและก่อตัวใหม่ของพันธะไฮโดรเจนภายใต้ความเครียดแบบวัฏจักรของวัสดุ^{[ 82 ]}

พื้นผิวที่จำลองคุณสมบัติของผิวหนังฉลามมีจุดประสงค์เพื่อให้เคลื่อนที่ผ่านน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น มีความพยายามในการผลิตผ้าที่เลียนแบบผิวหนังฉลาม^{[ 22 ] [ 83 ]}

มีการวิจัย การเลียนแบบแรงตึงผิวทางชีวภาพสำหรับเทคโนโลยีต่างๆ เช่น การเคลือบ แบบไม่ชอบน้ำหรือชอบน้ำและไมโครแอคทูเอเตอร์^{[ 84 ] [ 85 ] [ 86 ] [ 87 ] [ 88 ]}

สัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกบางชนิด เช่น กบต้นไม้และกบน้ำไหลและซาลาแมนเดอร์ที่ อาศัยอยู่บน ต้นไม้ สามารถเกาะติดและเคลื่อนที่บนสภาพแวดล้อมที่เปียกชื้นหรือแม้แต่น้ำท่วมได้โดยไม่ตกลงมา สิ่งมีชีวิตประเภทนี้มีแผ่นรองนิ้วเท้าที่เปียกชื้นอยู่ตลอดเวลาด้วยเมือกที่หลั่งออกมาจากต่อมซึ่งเปิดออกสู่ช่องระหว่างเซลล์ผิวหนัง พวกมันเกาะติดกับพื้นผิวสำหรับการผสมพันธุ์โดยการยึดเกาะแบบเปียก และพวกมันสามารถปีนป่ายบนหินเปียกได้แม้ในขณะที่น้ำไหลผ่านพื้นผิว^{[ 4 ]} ดอก ยางรถยนต์ยังได้รับแรงบันดาลใจจากแผ่นรองนิ้วเท้าของกบต้นไม้ด้วย^{[ 89 ]}พบว่าแบบจำลองพื้นผิวแบบลำดับชั้นที่พิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ซึ่งได้รับแรงบันดาลใจจากการออกแบบแผ่นรองนิ้วเท้าของกบต้นไม้และกบน้ำไหล ให้การยึดเกาะบนพื้นเปียกที่ดีกว่าการออกแบบยางรถยนต์แบบดั้งเดิม^{[ 90 ]}

หอยแมลงภู่ในทะเลสามารถเกาะติดกับพื้นผิวใต้น้ำได้อย่างง่ายดายและมีประสิทธิภาพภายใต้สภาวะที่รุนแรงของมหาสมุทร หอยแมลงภู่ใช้เส้นใยที่แข็งแรงในการยึดเกาะกับหินในเขตน้ำขึ้นน้ำลงของชายหาดที่ถูกคลื่นซัด ป้องกันไม่ให้ถูกพัดพาไปกับกระแสน้ำทะเลที่รุนแรง โปรตีนที่เท้าของหอยแมลงภู่จะยึดเส้นใยเข้ากับหิน เรือ และพื้นผิวใดๆ ในธรรมชาติ รวมถึงหอยแมลงภู่ตัวอื่นๆ โปรตีนเหล่านี้ประกอบด้วย กรด อะมิโน หลายชนิด ที่ถูกดัดแปลงมาโดยเฉพาะเพื่อ วัตถุประสงค์ ในการยึดเกาะนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานตาบาร์บารา ได้นำเคมีที่เท้าของหอยแมลงภู่ใช้เพื่อเอาชนะความท้าทายทางวิศวกรรมของการยึดเกาะแบบเปียกมาใช้และทำให้ง่ายขึ้น เพื่อสร้างโคพอลิแอมโฟไลต์^{[ 91 ]}และระบบกาวแบบส่วนประกอบเดียว^{[ 92 ]}ซึ่งมีศักยภาพในการนำไปใช้ใน โปรโตคอล การผลิตระดับนาโนงานวิจัยอื่นๆ ได้เสนอให้ใช้กาวจากหอยแมลงภู่

แผ่นยึดขาของสัตว์หลายชนิด รวมถึงแมลงหลายชนิด (เช่นด้วงและแมลงวัน ) แมงมุมและกิ้งก่า (เช่นจิ้งจก ) สามารถยึดเกาะกับพื้นผิวต่างๆ ได้ และใช้ในการเคลื่อนที่ แม้กระทั่งบนผนังแนวตั้งหรือข้ามเพดาน ระบบการยึดเกาะในสิ่งมีชีวิตเหล่านี้มีโครงสร้างที่คล้ายกันที่ส่วนปลายของการสัมผัส ซึ่งเรียกว่าเซตา (setae ) ตัวอย่างทางชีววิทยาดังกล่าวได้เป็นแรงบันดาลใจในการสร้างหุ่นยนต์ปีนป่าย^{[ 93 ] [ 94 ]}รองเท้า และเทป^{[ 95 ]}เซตาสังเคราะห์ยังได้รับการพัฒนาเพื่อใช้ในการผลิตกาวแห้งอีกด้วย

คุณสมบัติซูเปอร์ลิควิโฟบิกหมายถึงคุณสมบัติพื้นผิวที่โดดเด่นซึ่งพื้นผิวของแข็งแสดงความไม่ชอบของเหลวอย่างมาก ทำให้หยดน้ำจับตัวเป็นเม็ดและกลิ้งออกไปเกือบจะในทันทีเมื่อสัมผัส พฤติกรรมนี้เกิดจากพื้นผิวที่มีลักษณะเฉพาะและการโต้ตอบที่ซับซ้อนในระดับนาโน ซึ่งป้องกันไม่ให้ของเหลวเปียกหรือเกาะติดกับพื้นผิวได้อย่างมีประสิทธิภาพ คำว่า "ซูเปอร์ลิควิโฟบิก" มาจากคำว่า " ซูเปอร์ไฮโดรโฟบิก " ซึ่งอธิบายถึงพื้นผิวที่ทนต่อน้ำได้สูง พื้นผิวซูเปอร์ลิควิโฟบิกนั้นเหนือกว่าการกันน้ำและแสดงคุณสมบัติการกันของเหลวหลากหลายชนิด รวมถึงของเหลวที่มีแรงตึงผิวต่ำมากหรือมีสารลดแรงตึงผิว^{[ 2 ] [ 96 ]}

คุณสมบัติซูเปอร์ลิควิโดบิกเกิดขึ้นเมื่อพื้นผิวของแข็งมีความหยาบเล็กน้อย ทำให้เกิดอินเทอร์เฟซกับหยดน้ำผ่านการเปียกในขณะที่เปลี่ยนแปลงมุมสัมผัส พฤติกรรมนี้ขึ้นอยู่กับปัจจัยความหยาบ (R ) ซึ่งกำหนดอัตราส่วนของพื้นที่ของแข็ง-ของเหลวต่อการฉายภาพ ซึ่งมีอิทธิพลต่อมุมสัมผัส บนพื้นผิวที่หยาบ ของเหลวที่ไม่เปียกจะทำให้เกิดอินเทอร์เฟซของแข็ง-ของเหลว-อากาศแบบผสม โดยมุมสัมผัสจะถูกกำหนดโดยการกระจายของพื้นที่เปียกและพื้นที่อากาศ การบรรลุคุณสมบัติซูเปอร์ลิควิโดบิกเกี่ยวข้องกับการเพิ่มพื้นที่ทางเรขาคณิตเรียบที่เป็นเศษส่วน (f ) และ R ซึ่งนำไปสู่พื้นผิวที่ขับไล่ของเหลวอย่างแข็งขัน^{[ 97 ] [ 98 ]}

แรงบันดาลใจในการสร้างพื้นผิวดังกล่าวมาจากความชาญฉลาดของธรรมชาติ ดังที่แสดงให้เห็นโดย " ปรากฏการณ์ใบบัว " ใบของพืชที่กันน้ำได้ เช่น ดอกบัว มีโครงสร้างลำดับชั้นโดยธรรมชาติซึ่งมีโครงสร้างเคลือบแว็กซ์ขนาดนาโน^{[ 99 ] [ 100 ]}พื้นผิวธรรมชาติอื่นๆ ที่มีคุณสมบัติดังกล่าว ได้แก่ เปลือกของด้วง^{[ 101 ]}และหนามของต้นกระบองเพชร^{[ 102 ]}ซึ่งอาจมีลักษณะขรุขระในหลายระดับขนาด โครงสร้างเหล่านี้ทำให้เกิดคุณสมบัติกันน้ำได้ดีเยี่ยม โดยหยดน้ำจะเกาะอยู่บนฟองอากาศที่ถูกกักไว้ ส่งผลให้มุมสัมผัสสูงและค่าความคลาดเคลื่อนของมุมสัมผัสต่ำที่สุด ตัวอย่างจากธรรมชาตินี้เป็นแนวทางในการพัฒนาพื้นผิวที่กันของเหลวได้ดีเยี่ยม โดยใช้ประโยชน์จากรูปทรงเรขาคณิตแบบเว้าที่สามารถขับไล่ของเหลวที่มีแรงตึงผิวต่ำและบรรลุมุมสัมผัสใกล้ศูนย์^{[ 103 ]}

การสร้างพื้นผิวซุปเปอร์ลิควิโฟบิกเกี่ยวข้องกับการจับคู่รูปทรงเรขาคณิตแบบเว้ากับวัสดุที่มีพลังงานพื้นผิวต่ำ เช่น สารฟลูออริเนตหรือซิลิโคนที่มีลักษณะคล้ายของเหลว^{[ 102 ]}รูปทรงเรขาคณิตเหล่านี้รวมถึงส่วนที่ยื่นออกมาซึ่งขยายกว้างขึ้นใต้พื้นผิว ทำให้สามารถกันของเหลวได้แม้ในมุมสัมผัสที่น้อยที่สุด พื้นผิวเหล่านี้มีประโยชน์ในการทำความสะอาดตัวเอง ป้องกันการเกิดน้ำแข็ง ป้องกันการเกิดฝ้า ป้องกันการเกาะติดของสิ่งสกปรก เพิ่มการควบแน่น^{[ 102 ]}และอื่นๆ ซึ่งนำเสนอโซลูชันที่เป็นนวัตกรรมใหม่สำหรับความท้าทายในด้านชีวการแพทย์ การกลั่นน้ำทะเล การเก็บเกี่ยวไอน้ำในบรรยากาศ และการแปลงพลังงาน

โดยหลักการแล้ว คุณสมบัติกันของเหลวได้ดีเยี่ยม (superliquiphobicity) ซึ่งได้รับแรงบันดาลใจจากแบบจำลองตามธรรมชาติ เช่น ใบบัว ใช้ประโยชน์จากรูปทรงเว้าและคุณสมบัติของพื้นผิวเพื่อสร้างส่วนต่อประสานที่สามารถขับไล่ของเหลวได้อย่างมีประสิทธิภาพ พื้นผิวเหล่านี้มีศักยภาพมหาศาลในหลากหลายการใช้งาน โดยสัญญาว่าจะเพิ่มประสิทธิภาพและฟังก์ชันการทำงานในบริบททางเทคโนโลยีและอุตสาหกรรมต่างๆ

วัสดุเลียนแบบชีวภาพกำลังได้รับความสนใจเพิ่มมากขึ้นในสาขาทัศนศาสตร์และโฟโตนิกส์ ปัจจุบัน ยังมีผลิตภัณฑ์ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากธรรมชาติหรือเลียนแบบชีวภาพซึ่งเกี่ยวข้องกับคุณสมบัติทางโฟโตนิกส์ของพืชหรือสัตว์อยู่ไม่มากนัก อย่างไรก็ตาม การทำความเข้าใจว่าธรรมชาติออกแบบวัสดุทางแสงดังกล่าวจากทรัพยากรทางชีวภาพได้อย่างไรนั้นเป็นหัวข้อการวิจัยที่สำคัญในปัจจุบัน

แหล่งที่มาหนึ่งของแรงบันดาลใจในการเลียนแบบชีวภาพมาจากพืชพืชได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นต้นแบบของฟังก์ชันต่อไปนี้ ได้แก่ การเชื่อมโยงปฏิกิริยา การปรับตัว การซ่อมแซมตัวเอง และความเป็นอิสระด้านพลังงาน เนื่องจากพืชไม่มีหน่วยตัดสินใจส่วนกลาง (เช่น สมอง) พืชส่วนใหญ่จึงมีระบบอัตโนมัติแบบกระจายศูนย์ในอวัยวะและเนื้อเยื่อต่างๆ ของพืช ดังนั้นพวกมันจึงตอบสนองต่อสิ่งเร้าหลายอย่าง เช่น แสง ความร้อน และความชื้น^{[ 104 ]}

ตัวอย่างหนึ่งคือพืชกินแมลงDionaea muscipula (Venus flytrap) ในช่วง 25 ปีที่ผ่านมา มีการวิจัยที่มุ่งเน้นไปที่หลักการเคลื่อนไหวของพืชชนิดนี้เพื่อพัฒนา AVFT (หุ่นยนต์ Venus flytrap เทียม) โดยการเคลื่อนไหวระหว่างการจับเหยื่อของพืชชนิดนี้เป็นแรงบันดาลใจให้กับระบบการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์แบบอ่อนนุ่ม การปิดกับดักอย่างรวดเร็ว (ภายใน 100–300 มิลลิวินาที) จะเริ่มต้นขึ้นเมื่อเหยื่อกระตุ้นขนของพืชภายในเวลาที่กำหนด (สองครั้งภายใน 20 วินาที) ระบบ AVFT มีอยู่หลายระบบ โดยการปิดกับดักจะถูกกระตุ้นด้วยแม่เหล็ก ไฟฟ้า อากาศอัด และการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ^{[ 104 ]}

อีกตัวอย่างหนึ่งของการเลียนแบบพืชคือPollia condensataหรือที่รู้จักกันในชื่อเบอร์รี่ลายหินอ่อนการประกอบตัวเองแบบ ไครัล ของเซลลูโลสที่ได้รับแรงบันดาลใจจาก เบอร์รี่ Pollia condensataได้ถูกนำมาใช้เพื่อสร้างฟิล์มที่ออกฤทธิ์ทางแสง^{[ 105 ] [ 106 ]}ฟิล์มดังกล่าวทำจากเซลลูโลสซึ่งเป็นทรัพยากรที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพและมาจากแหล่งชีวภาพที่ได้จากไม้หรือฝ้าย สีโครงสร้างอาจมีความคงทนและมีสีสันสดใสกว่าสีที่ได้จากการดูดซับแสงทางเคมีPollia condensataไม่ใช่ผลไม้ชนิดเดียวที่แสดงผิวสีโครงสร้าง ความระยิบระยับยังพบได้ในเบอร์รี่ของสายพันธุ์อื่น เช่นMargaritaria nobilis [ ^{107 ] ผล}ไม้เหล่านี้แสดง สี ระยิบระยับในบริเวณสีฟ้าเขียวของสเปกตรัมที่มองเห็นได้ ซึ่งทำให้ผลไม้มีลักษณะเป็นโลหะและเงางามอย่างมาก^{[ 108 ]}สีโครงสร้างมาจากการจัดเรียงของโซ่เซลลูโลสในอีพิคาร์ป ของผลไม้ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของผิวผลไม้^{[ 108 ]}แต่ละเซลล์ของเปลือกนอกประกอบด้วยเยื่อหุ้มหลายชั้นที่ทำหน้าที่เหมือนตัวสะท้อนแสงแบบแบร็กอย่างไรก็ตาม แสงที่สะท้อนจากผิวของผลไม้เหล่านี้ไม่ได้ถูกโพลาไรซ์ ต่างจากแสงที่เกิดจากแบบจำลองที่มนุษย์สร้างขึ้นซึ่งได้จากการประกอบตัวเองของนาโนคริสตัลเซลลูโลสเป็นเกลียว ซึ่งสะท้อนเฉพาะแสงโพลาไรซ์แบบวงกลมซ้ายมือเท่านั้น^{[ 109 ]}

ผลของElaeocarpus angustifoliusยังแสดงสีโครงสร้างที่เกิดจากการมีอยู่ของเซลล์พิเศษที่เรียกว่า iridosomes ซึ่งมีโครงสร้างเป็นชั้น^{[ 108 ]}นอกจากนี้ยังพบ iridosomes ที่คล้ายกันในผลของDelarbrea michieana ด้วย ^{[ 108 ]}

ในพืช โครงสร้างหลายชั้นสามารถพบได้ทั้งที่ผิวใบ (บนชั้นเอพิเดอร์มิส) เช่นในSelaginella willdenowii ^{[ 108 ]} หรือภายใน ออร์แกเนลล์ภายในเซลล์เฉพาะที่เรียกว่า อิริโดพลาสต์ ซึ่งตั้งอยู่ภายในเซลล์ของเอพิเดอร์มิสชั้นบน^{[ 108 ]}ตัวอย่างเช่น พืชในป่าฝน Begonia pavonina มีอิริโดพลาสต์ตั้งอยู่ภายในเซลล์เอพิเดอร์มิส^{[ 108 ]}

สีเชิงโครงสร้างยังพบได้ในสาหร่ายหลายชนิด เช่น สาหร่ายสีแดงChondrus crispus (ไอริชมอส) ^{[ 110 ]}

การสร้างสีตามโครงสร้างทำให้เกิดสีรุ้งของฟองสบู่ปีกผีเสื้อ และเกล็ดของด้วงหลายชนิด^{[ 111 ] [ 112 ] [ 113 ]}การแยกเฟสถูกนำมาใช้ในการผลิต เยื่อ กระจายแสงสีขาว พิเศษ จาก โพลีเมทิล เมทาคริเลตซึ่งเลียนแบบด้วงCyphochilus ^{[ 114 ]} ไฟ LEDสามารถออกแบบให้เลียนแบบลวดลายของเกล็ดบน ท้องของ หิ่งห้อยซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ^{[ 115 ]}

ปีกของผีเสื้อ Morphoมีโครงสร้างสีที่ทำให้เกิดสีน้ำเงินสดใสที่ไม่เปลี่ยนแปลงตามมุม ^{[ 116 ]}เอฟเฟกต์นี้สามารถเลียนแบบได้ด้วยเทคโนโลยีที่หลากหลาย ^{[ 117 ]} Lotus Carsอ้างว่าได้พัฒนาสีที่เลียนแบบสีน้ำเงินที่มีโครงสร้างของผีเสื้อ Morpho ^{[ 118 ]}ในปี 2550 Qualcomm ได้นำเทคโนโลยี จอแสดงผลแบบอินเตอร์เฟอโรเมตริก "Mirasol"ออกสู่ตลาดการรบกวนทางแสงแบบ Morpho ^{[ 119 ]}ในปี 2553 ช่างตัดเย็บเสื้อผ้า Donna Sgro ได้ทำชุดจาก Morphotexของ Teijin Fibers ^{ซึ่ง เป็นผ้าที่ไม่ย้อมสีที่ ทอ}จากเส้นใยที่มีสีตามโครงสร้าง เลียนแบบโครงสร้างจุลภาคของเกล็ดปีกผีเสื้อ Morpho ^{[ 120 ] [ 121 ] [ 122 ] [ 123 ] [ 124 ]}

การเคลือบโครงสร้างระดับซับเวฟเลงท์ของ Canon Inc.ใช้โครงสร้างรูปทรงลิ่มที่มีขนาดเท่ากับความยาวคลื่นของแสงที่มองเห็นได้ โครงสร้างรูปทรงลิ่มนี้ทำให้ดัชนีการหักเหของแสงเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องเมื่อแสงเดินทางผ่านการเคลือบ ซึ่งช่วยลดแสงสะท้อนของเลนส์ ได้อย่างมาก สิ่งนี้เลียนแบบโครงสร้างของดวงตาของผีเสื้อกลางคืน^{[ 125 ]}บุคคลสำคัญ เช่น พี่น้องไรท์และเลโอนาร์โด ดา วินชี พยายามจำลองการบินที่สังเกตได้ในนก^{[ 126 ]}เพื่อลดเสียงรบกวนของเครื่องบิน นักวิจัยได้มองไปที่ขอบด้านหน้าของ ขนของ นกฮูกซึ่งมีครีบเล็กๆ หรือแกนขนที่ปรับให้เข้ากับการกระจายแรงดันอากาศพลศาสตร์และทำให้นกบินได้อย่างเงียบเกือบไร้เสียง^{[ 127 ]}

การเลี้ยงสัตว์แบบวางแผนอย่างเป็นระบบโดยใช้รั้วและ/หรือคนเลี้ยง สัตว์ มุ่งหวังที่จะฟื้นฟูทุ่งหญ้าโดยการวางแผนการเคลื่อนย้ายฝูงปศุสัตว์ขนาดใหญ่อย่างระมัดระวัง เพื่อเลียนแบบฝูงสัตว์ขนาดใหญ่ที่พบในธรรมชาติ ระบบธรรมชาติที่ถูกเลียนแบบและใช้เป็นแม่แบบคือ สัตว์ ที่กินหญ้าซึ่งถูกล่าโดยฝูงสัตว์ที่ต้องเคลื่อนย้ายไปหลังจากกิน เหยียบย่ำ และถ่ายมูลในพื้นที่ และจะกลับมาก็ต่อเมื่อพื้นที่นั้นฟื้นตัวเต็มที่แล้วอัลลัน ซาโวรี ผู้ก่อตั้ง และคนอื่นๆ ได้อ้างถึงศักยภาพในการสร้างดิน^{[ 128 ]}เพิ่มความหลากหลายทางชีวภาพ และพลิกกลับภาวะทะเลทราย^{[ 129 ]}อย่างไรก็ตาม นักวิจัยหลายคนได้โต้แย้งคำกล่าวอ้างของซาโวรี การศึกษาต่างๆ มักพบว่าวิธีการนี้ทำให้เกิดภาวะทะเลทรายเพิ่มขึ้นแทนที่จะลดลง^{[ 130 ] [ 131 ]}

ชีวเลียนแบบยังอาจหมายถึงการจำลองวิธีการที่แมลงรับรู้และนำทาง แมลงหลายชนิดใช้ รูปแบบ การโพลาไรซ์ของแสง ท้องฟ้า เพื่อประมาณทิศเหนือและระบุตำแหน่ง ทางภูมิศาสตร์ โครงการ โอเพนซอร์สได้แสดงให้เห็นถึงการจำลองการวัดรูปแบบการโพลาไรซ์เพื่อช่วยในการพัฒนาระบบระบุตำแหน่งทางภูมิศาสตร์ที่ใช้ รูปแบบดังกล่าว ^{[ 132 ]}โครงการนี้อ้างว่ามีศักยภาพที่จะเป็นทางเลือกในอนาคตแทน ระบบ GPS แบบดั้งเดิม เช่นGNSSโดยเฉพาะในพื้นที่ห่างไกล และอาจช่วยในการฝึกเครือข่ายประสาทให้จดจำรูปแบบการโพลาไรซ์ได้^{[ 132 ]}

ระบบ ปรับอากาศบางระบบใช้การเลียนแบบชีวภาพในพัดลมเพื่อเพิ่มการไหลของอากาศในขณะที่ลดการใช้พลังงาน^{[ 133 ] [ 134 ]}

นักเทคโนโลยีอย่างJas Johlได้คาดการณ์ว่าฟังก์ชันการทำงานของเซลล์แวคิวโอลสามารถนำมาใช้ในการออกแบบระบบรักษาความปลอดภัยที่ปรับตัวได้สูง^{[ 135 ]} "ฟังก์ชันการทำงานของแวคิวโอล ซึ่งเป็นโครงสร้างทางชีวภาพที่ปกป้องและส่งเสริมการเจริญเติบโต แสดงให้เห็นถึงคุณค่าของการปรับตัวในฐานะหลักการชี้นำด้านความปลอดภัย" ฟังก์ชันและความสำคัญของแวคิวโอลมีลักษณะเป็นแบบแฟรกทัล ออร์แกเนลล์นี้ไม่มีรูปร่างหรือขนาดพื้นฐาน โครงสร้างของมันแตกต่างกันไปตามความต้องการของเซลล์ แวคิวโอลไม่เพียงแต่แยกภัยคุกคาม บรรจุสิ่งที่จำเป็น ส่งออกของเสีย รักษาความดัน แต่ยังช่วยให้เซลล์ขยายขนาดและเติบโต Johl โต้แย้งว่าฟังก์ชันเหล่านี้จำเป็นสำหรับการออกแบบระบบรักษาความปลอดภัยใดๆ^{[ 135 ]}รถไฟชินคันเซ็นซีรีส์ 500ใช้การเลียนแบบทางชีวภาพเพื่อลดการใช้พลังงานและระดับเสียงในขณะที่เพิ่มความสะดวกสบายให้กับผู้โดยสาร^{[ 136 ]}ในส่วนที่เกี่ยวกับการเดินทางในอวกาศ NASA และบริษัทอื่นๆ ได้พยายามพัฒนาโดรนอวกาศแบบฝูงที่ได้รับแรงบันดาลใจจากรูปแบบพฤติกรรมของผึ้ง และโดรนภาคพื้นดินแบบอ็อกซ์ทาพอดที่ออกแบบโดยอ้างอิงจากแมงมุมทะเลทราย^{[ 137 ]}

การพับโปรตีนถูกนำมาใช้เพื่อควบคุมการก่อตัวของวัสดุสำหรับ โครงสร้าง นาโนที่มีฟังก์ชันการประกอบตัวเอง^{[ 138 ]}ขนหมีขั้วโลกเป็นแรงบันดาลใจในการออกแบบเครื่องเก็บความร้อนและเสื้อผ้า^{[ 139 ]}คุณสมบัติการหักเหของแสงของดวงตาผีเสื้อกลางคืนได้รับการศึกษาเพื่อลดการสะท้อนแสงของแผงโซลาร์เซลล์^{[ 140 ]}

สเปรย์ไล่แมลงอันทรงพลังของ ด้วงบอมบาร์เดียร์เป็นแรงบันดาลใจให้บริษัทสวีเดนพัฒนาเทคโนโลยีสเปรย์ "ไมโครมิสต์" ซึ่งอ้างว่ามีผลกระทบต่อคาร์บอนต่ำ (เมื่อเทียบกับสเปรย์แอโรโซล) ด้วงจะผสมสารเคมีและปล่อยสเปรย์ผ่านหัวฉีดที่ควบคุมได้ที่ปลายท้อง ทำให้เหยื่อรู้สึกแสบร้อนและสับสน^{[ 141 ]}

ไวรัสส่วนใหญ่มีแคปซูลชั้นนอกขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 20 ถึง 300 นาโนเมตร แคปซูลของไวรัสมีความแข็งแรงทนทานอย่างน่าทึ่งและสามารถทนต่ออุณหภูมิได้สูงถึง 60 °C และมีความเสถียรใน ช่วง pH 2–10 ^{[ 61 ]}แคปซูลของไวรัสสามารถนำมาใช้สร้างส่วนประกอบของอุปกรณ์นาโน เช่น นาโนไวร์ นาโนทิวบ์ และควอนตัมดอท อนุภาคไวรัสรูปทรงท่อ เช่นไวรัสโมเสกยาสูบ (TMV) สามารถใช้เป็นแม่แบบในการสร้างนาโนไฟเบอร์และนาโนทิวบ์ได้ เนื่องจากทั้งชั้นในและชั้นนอกของไวรัสเป็นพื้นผิวที่มีประจุซึ่งสามารถกระตุ้นการเกิดนิวเคลียสของการเติบโตของผลึกได้ สิ่งนี้ได้รับการพิสูจน์แล้วจากการผลิตนาโนทิวบ์แพลทินัมและทองคำโดยใช้ TMV เป็นแม่แบบ^{[ 142 ]}อนุภาคไวรัสที่ผ่านกระบวนการทำให้เป็นแร่ธาตุได้รับการพิสูจน์แล้วว่าสามารถทนต่อค่า pH ต่างๆ ได้โดยการทำให้ไวรัสเป็นแร่ธาตุด้วยวัสดุต่างๆ เช่น ซิลิคอนPbSและCdSและจึงสามารถใช้เป็นตัวนำพาวัสดุที่มีประโยชน์ได้^{[ 143 ]}ไวรัสพืชทรงกลมที่เรียกว่าcowpea chlorotic mottle virus (CCMV) มีคุณสมบัติการขยายตัวที่น่าสนใจเมื่อสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่มีค่า pH สูงกว่า 6.5 เหนือค่า pH นี้ รูพรุนอิสระ 60 รูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 2 นาโนเมตรจะเริ่มแลกเปลี่ยนสารกับสิ่งแวดล้อม การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของแคปซิดของไวรัสสามารถนำมาใช้ในการสร้างแร่ธาตุแบบไบโอมอร์ฟิกเพื่อการดูดซับและการสะสมแร่ธาตุแบบเลือกได้โดยการควบคุมค่า pH ของสารละลาย การประยุกต์ใช้ที่เป็นไปได้ ได้แก่ การใช้กรงไวรัสเพื่อผลิตอนุภาคนาโนเซมิคอนดักเตอร์ควอนตั มดอทที่มีรูปร่างและขนาดสม่ำเสมอ ผ่านชุดการล้าง pH ซึ่งเป็นทางเลือกแทน เทคนิคกรง อะโปเฟอร์ริตินที่ใช้ในปัจจุบันในการสังเคราะห์อนุภาคนาโน CdSe ที่สม่ำเสมอ^{[ 144 ]}วัสดุดังกล่าวอาจใช้สำหรับการส่งยาแบบกำหนดเป้าหมายได้ เนื่องจากอนุภาคจะปล่อยสารออกมาเมื่อสัมผัสกับระดับ pH ที่เฉพาะเจาะจง

ในปี 2025 นักวิจัย Yassir Turki และ Kilzar Arian ได้เสนอ *แบบจำลองการฟื้นฟูแบบหลายเลียนแบบ (Multimimicry Regenerative Model: MRM)* เป็นกรอบการทำงานที่ขยายเพิ่มเติมโดยได้รับแรงบันดาลใจจากชีวเลียนแบบ แบบจำลองนี้รวมโดเมนที่เกี่ยวข้องกัน 6 โดเมน ได้แก่ ชีวเลียนแบบ เคมีเลียนแบบ ฟิสิกส์เลียนแบบ ธรณีเลียนแบบ จักรวาลเลียนแบบ และสัญเลียนแบบ เพื่ออธิบายว่ากระบวนการฟื้นฟูทำงานอย่างไรในระบบชีวภาพ เคมี ฟิสิกส์ ธรณีวิทยา จักรวาลวิทยา และสัญศาสตร์ MRM มุ่งหวังที่จะนำเสนอแนวทางทางวิทยาศาสตร์และการออกแบบที่เป็นหนึ่งเดียวสำหรับนวัตกรรมการฟื้นฟู^{[ 145 ]}

• Benyus, JM (2001). Along Came a Spider . Sierra, 86(4), 46–47.
• Hargroves, KD & Smith, MH (2006). นวัตกรรมที่ได้รับแรงบันดาลใจจากธรรมชาติ การเลียนแบบชีวภาพ Ecos, (129), 27–28.
• Marshall, A. (2009). Wild Design: The Ecomimicry Project , North Atlantic Books: Berkeley.
• Passino, Kevin M. (2004). การเลียนแบบชีวภาพเพื่อการเพิ่มประสิทธิภาพ การควบคุม และระบบอัตโนมัติ Springer.
• Pyper, W. (2006). การเลียนแบบธรรมชาติ: การเกิดขึ้นของนิเวศวิทยาอุตสาหกรรม Ecos, (129), 22–26.
• Smith, J. (2007). มันเป็นเรื่องธรรมชาติ The Ecologist, 37(8), 52–55.
• Thompson, D'Arcy W. , On Growth and Form . Dover 1992 พิมพ์ซ้ำจากฉบับพิมพ์ครั้งที่ 2 ปี 1942 (ฉบับพิมพ์ครั้งแรก ปี 1917)
• โวเกล, เอส. (2000). อุ้งเท้าแมวและเครื่องยิง: โลกเชิงกลของธรรมชาติและผู้คน . นอร์ตัน.

• ชีวเลียนแบบ MIT
• เพศสัมพันธ์ ตีนตุ๊กแก และการเลียนแบบธรรมชาติกับ Janine Benyus
• Janine Benyus: การเลียนแบบธรรมชาติในทางปฏิบัติ จาก TED 2009
• ออกแบบโดยธรรมชาติ - เนชั่นแนล จีโอกราฟิก
• ไมเคิล พาวลิน: การนำความอัจฉริยะของธรรมชาติมาใช้ในงานสถาปัตยกรรมจาก TED 2010
• โรเบิร์ต ฟูลล์ สาธิตให้เห็นว่าวิศวกรมนุษย์สามารถเรียนรู้จากกลเม็ดของสัตว์ได้อย่างไรในงาน TED ปี 2002
• ไฮไลท์: การเลียนแบบธรรมชาติจาก CBS News