Izumi, ki jih je navdihnila narava

Znanost o biomimetiki je zdaj na zgodnji stopnji razvoja. Biomimetiki je iskanje in izposoja različnih idej iz narave ter njihova uporaba za reševanje problemov, s katerimi se srečuje človeštvo. Izvirnost, nenavadnost, brezhibna natančnost in ekonomičnost virov, s katerimi narava rešuje svoje težave, preprosto ne morejo razveseliti in povzročiti želje po kopiranju teh neverjetnih procesov, snovi in ​​struktur do neke mere. Izraz biomimetika je leta 1958 skoval ameriški znanstvenik Jack E. Steele. In beseda "bionika" je prišla v splošno rabo v 70. letih prejšnjega stoletja, ko sta se na televiziji pojavili seriji "The Six Million Dollar Man" in "The Biotic Woman". Tim McGee opozarja, da biometrije ne smemo neposredno zamenjevati z modeliranjem po biološkem navdihu, ker v nasprotju z biomimetiko modeliranje po biološkem navdihu ne poudarja ekonomične rabe virov. Spodaj so primeri dosežkov biomimetike, kjer so te razlike najbolj izrazite. Pri izdelavi polimernih biomedicinskih materialov je bil uporabljen princip delovanja holoturijske lupine (morske kumare). Morske kumare imajo edinstveno lastnost – lahko spremenijo trdoto kolagena, ki tvori zunanjo ovojnico njihovega telesa. Ko morska kumara začuti nevarnost, vedno znova poveča togost svoje kože, kot da bi jo raztrgala lupina. Nasprotno, če se mora stisniti v ozko režo, lahko tako oslabi med elementi svoje kože, da se praktično spremeni v tekoči žele. Skupini znanstvenikov iz Case Western Reserve je uspelo ustvariti material na osnovi celuloznih vlaken s podobnimi lastnostmi: v prisotnosti vode ta material postane plastičen, ko izhlapi, pa se ponovno strdi. Znanstveniki menijo, da je tak material najprimernejši za izdelavo intracerebralnih elektrod, ki se uporabljajo zlasti pri Parkinsonovi bolezni. Po vsaditvi v možgane bodo elektrode iz takega materiala postale plastične in ne bodo poškodovale možganskega tkiva. Ameriško embalažno podjetje Ecovative Design je ustvarilo skupino obnovljivih in biorazgradljivih materialov, ki se lahko uporabljajo za toplotno izolacijo, embalažo, pohištvo in ohišja računalnikov. McGee celo že ima igračo iz tega materiala. Za proizvodnjo teh materialov se uporabljajo lupine riža, ajde in bombaža, na katerih gojijo glivo Pleurotus ostreatus (ostrigar). Mešanico celic ostrig in vodikovega peroksida damo v posebne kalupe in hranimo v temi, da se izdelek strdi pod vplivom gobjega micelija. Izdelek nato posušimo, da zaustavimo rast glivic in preprečimo alergije med uporabo izdelka. Angela Belcher in njena ekipa so ustvarili baterijo novub, ki uporablja modificiran virus bakteriofaga M13. Lahko se pritrdi na anorganske materiale, kot sta zlato in kobaltov oksid. Kot rezultat samosestavljanja virusa lahko dobimo precej dolge nanožice. Bletcherjevi skupini je uspelo sestaviti veliko teh nanožic, kar je povzročilo osnovo za zelo zmogljivo in izjemno kompaktno baterijo. Leta 2009 so znanstveniki dokazali možnost uporabe gensko spremenjenega virusa za izdelavo anode in katode litij-ionske baterije. Avstralija je razvila najnovejši sistem za čiščenje odpadne vode Biolytix. Ta filtrirni sistem lahko zelo hitro spremeni odplake in ostanke hrane v kakovostno vodo, ki se lahko uporablja za namakanje. V sistemu Biolytix vse delo opravijo črvi in ​​talni organizmi. Uporaba sistema Biolytix zmanjša porabo energije za skoraj 90 % in deluje skoraj 10-krat bolj učinkovito od običajnih čistilnih sistemov. Mladi avstralski arhitekt Thomas Herzig verjame, da obstaja ogromno priložnosti za napihljivo arhitekturo. Po njegovem mnenju so napihljive konstrukcije zaradi svoje lahkosti in minimalne porabe materiala veliko bolj učinkovite od klasičnih. Razlog je v tem, da natezna sila deluje samo na prožno membrano, tlačni sili pa nasprotuje drug elastični medij – zrak, ki je prisoten povsod in popolnoma prost. Zahvaljujoč temu učinku narava že milijone let uporablja podobne strukture: vsako živo bitje je sestavljeno iz celic. Ideja sestavljanja arhitekturnih konstrukcij iz pnevmoceličnih modulov iz PVC-ja temelji na principih gradnje bioloških celičnih struktur. Celice, ki jih je patentiral Thomas Herzog, so izjemno poceni in omogočajo ustvarjanje skoraj neomejenega števila kombinacij. V tem primeru poškodba ene ali celo več pnevmocelic ne bo povzročila uničenja celotne strukture. Načelo delovanja, ki ga uporablja podjetje Calera Corporation, v veliki meri posnema ustvarjanje naravnega cementa, ki ga korale med svojim življenjem uporabljajo za pridobivanje kalcija in magnezija iz morske vode, da sintetizirajo karbonate pri normalnih temperaturah in tlakih. In pri ustvarjanju cementa Calera se ogljikov dioksid najprej pretvori v ogljikovo kislino, iz katere se nato pridobivajo karbonati. McGee pravi, da je pri tej metodi za proizvodnjo ene tone cementa potrebno pritrditi približno enako količino ogljikovega dioksida. Proizvodnja cementa na tradicionalen način povzroča onesnaženje z ogljikovim dioksidom, ta revolucionarna tehnologija pa, nasprotno, odvzema ogljikov dioksid iz okolja. Ameriško podjetje Novomer, ki razvija nove okolju prijazne sintetične materiale, je ustvarilo tehnologijo za proizvodnjo plastike, kjer sta glavni surovini ogljikov dioksid in ogljikov monoksid. McGee poudarja vrednost te tehnologije, saj je izpust toplogrednih in drugih strupenih plinov v ozračje eden glavnih problemov sodobnega sveta. V Novomerjevi tehnologiji plastike lahko novi polimeri in plastika vsebujejo do 50 % ogljikovega dioksida in ogljikovega monoksida, proizvodnja teh materialov pa zahteva bistveno manj energije. Takšna proizvodnja bo pripomogla k vezavi precejšnje količine toplogrednih plinov, ti materiali pa sami postanejo biorazgradljivi. Takoj, ko se žuželka dotakne lovilne liste mesojede venerine mušnice, se oblika lista takoj začne spreminjati in žuželka se znajde v smrtonosni pasti. Alfredu Crosbyju in njegovim kolegom z Univerze Amherst (Massachusetts) je uspelo ustvariti polimerni material, ki se lahko podobno odzove tudi na najmanjše spremembe tlaka, temperature ali pod vplivom električnega toka. Površina tega materiala je prekrita z mikroskopskimi, z zrakom napolnjenimi lečami, ki lahko zelo hitro spremenijo svojo ukrivljenost (postanejo konveksne ali konkavne) s spremembami tlaka, temperature ali pod vplivom toka. Velikost teh mikroleč je od 50 µm do 500 µm. Manjši kot so leče same in razdalja med njimi, hitreje se material odziva na zunanje spremembe. McGee pravi, da je ta material poseben v tem, da je ustvarjen na stičišču mikro- in nanotehnologije. Školjke se, tako kot mnoge druge školjke, lahko trdno pritrdijo na različne površine s pomočjo posebnih, močnih beljakovinskih filamentov - tako imenovanega bisusa. Zunanja zaščitna plast podvodne žleze je vsestranski, izjemno trpežen in hkrati neverjetno elastičen material. Profesor organske kemije Herbert Waite z Univerze v Kaliforniji že zelo dolgo raziskuje školjke in mu je uspelo poustvariti material, katerega struktura je zelo podobna materialu, ki ga proizvajajo školjke. McGee pravi, da je Herbert Waite odprl popolnoma novo področje raziskav in da je njegovo delo že pomagalo drugi skupini znanstvenikov ustvariti tehnologijo PureBond za obdelavo površin lesenih plošč brez uporabe formaldehida in drugih zelo strupenih snovi. Koža morskega psa ima popolnoma edinstveno lastnost – bakterije se na njej ne razmnožujejo, hkrati pa ni prekrita z baktericidnim lubrikantom. Z drugimi besedami, koža ne ubija bakterij, preprosto jih na njej ni. Skrivnost je v posebnem vzorcu, ki ga tvorijo najmanjše luske kože morskega psa. Med povezovanjem te luske tvorijo poseben vzorec v obliki diamanta. Ta vzorec je reproduciran na zaščitni antibakterijski foliji Sharklet. McGee meni, da je uporaba te tehnologije resnično neomejena. Dejansko se lahko uporaba takšne teksture, ki preprečuje razmnoževanje bakterij na površini predmetov v bolnišnicah in na javnih mestih, znebi bakterij za 80%. V tem primeru bakterije niso uničene in zato ne morejo pridobiti odpornosti, kot je to v primeru antibiotikov. Tehnologija Sharklet je prva tehnologija na svetu, ki zavira rast bakterij brez uporabe strupenih snovi. glede na bigpikture.ru