Opfindelser inspireret af naturen

Videnskaben om biomimetik er nu på et tidligt udviklingsstadium. biomimetik er søgning og lån af forskellige ideer fra naturen og deres anvendelse til at løse de problemer, menneskeheden står over for. Originalitet, usædvanlighed, upåklagelig nøjagtighed og ressourceøkonomi, hvor naturen løser sine problemer, kan simpelthen ikke andet end glæde og forårsage et ønske om at kopiere disse fantastiske processer, stoffer og strukturer til en vis grad. Udtrykket biomimetik blev opfundet i 1958 af den amerikanske videnskabsmand Jack E. Steele. Og ordet "bionics" kom i almindelig brug i 70'erne af forrige århundrede, da serierne "The Six Million Dollar Man" og "The Biotic Woman" dukkede op på tv. Tim McGee advarer om, at biometri ikke bør forveksles direkte med bioinspireret modellering, fordi i modsætning til biomimetik lægger bioinspireret modellering ikke vægt på den økonomiske brug af ressourcer. Nedenfor er eksempler på resultaterne af biomimetik, hvor disse forskelle er mest udtalte. Ved fremstilling af polymere biomedicinske materialer blev princippet om driften af ​​den holothuriske skal (havagurk) brugt. Havagurker har en unik egenskab - de kan ændre hårdheden af ​​kollagenet, der danner den ydre belægning af deres krop. Når havagurken mærker fare, øger den gentagne gange stivheden af ​​dens hud, som om den blev revet i stykker af en skal. Omvendt, hvis han har brug for at presse sig ind i et snævert mellemrum, kan han svækkes så mellem elementerne i hans hud, at det praktisk talt bliver til en flydende gelé. En gruppe forskere fra Case Western Reserve formåede at skabe et materiale baseret på cellulosefibre med lignende egenskaber: i nærværelse af vand bliver dette materiale plastisk, og når det fordamper, størkner det igen. Forskere mener, at sådant materiale er mest velegnet til fremstilling af intracerebrale elektroder, som især bruges til Parkinsons sygdom. Når de implanteres i hjernen, vil elektroder lavet af sådant materiale blive plastiske og vil ikke beskadige hjernevævet. Det amerikanske emballagefirma Ecovative Design har skabt en gruppe fornyelige og biologisk nedbrydelige materialer, der kan bruges til termisk isolering, emballage, møbler og computeretuier. McGee har endda allerede et legetøj lavet af dette materiale. Til fremstilling af disse materialer bruges skallerne af ris, boghvede og bomuld, hvorpå svampen Pleurotus ostreatus (østerssvamp) dyrkes. En blanding indeholdende østerssvampeceller og brintoverilte anbringes i specielle forme og holdes mørkt, så produktet hærder under påvirkning af svampemycelium. Produktet tørres derefter for at stoppe væksten af ​​svampen og forhindre allergi under brug af produktet. Angela Belcher og hendes team har skabt et novub-batteri, der bruger en modificeret M13-bakteriofagvirus. Det er i stand til at binde sig til uorganiske materialer som guld og koboltoxid. Som et resultat af virus-selvsamling kan der opnås ret lange nanotråde. Bletchers gruppe var i stand til at samle mange af disse nanotråde, hvilket resulterede i grundlaget for et meget kraftigt og ekstremt kompakt batteri. I 2009 demonstrerede forskere muligheden for at bruge en genetisk modificeret virus til at skabe anoden og katoden af ​​et lithium-ion-batteri. Australien har udviklet det seneste Biolytix spildevandsbehandlingssystem. Dette filtersystem kan meget hurtigt forvandle spildevand og madaffald til kvalitetsvand, der kan bruges til kunstvanding. I Biolytix-systemet gør orme og jordorganismer alt arbejdet. Brug af Biolytix-systemet reducerer energiforbruget med næsten 90% og virker næsten 10 gange mere effektivt end konventionelle rengøringssystemer. Den unge australske arkitekt Thomas Herzig mener, at der er enorme muligheder for oppustelig arkitektur. Efter hans mening er oppustelige strukturer meget mere effektive end traditionelle på grund af deres lethed og minimale materialeforbrug. Årsagen ligger i, at trækkraften kun virker på den fleksible membran, mens trykkraften modvirkes af et andet elastisk medium – luft, som er til stede overalt og helt frit. Takket være denne effekt har naturen brugt lignende strukturer i millioner af år: ethvert levende væsen består af celler. Ideen om at samle arkitektoniske strukturer fra pneumocelle-moduler lavet af PVC er baseret på principperne om at bygge biologiske cellulære strukturer. Cellerne, patenteret af Thomas Herzog, er ekstremt lave omkostninger og giver dig mulighed for at skabe et næsten ubegrænset antal kombinationer. I dette tilfælde vil beskadigelse af en eller endda flere pneumoceller ikke medføre ødelæggelse af hele strukturen. Funktionsprincippet, der bruges af Calera Corporation, efterligner i høj grad skabelsen af ​​naturlig cement, som koraller bruger i løbet af deres liv til at udvinde calcium og magnesium fra havvand for at syntetisere karbonater ved normale temperaturer og tryk. Og i skabelsen af ​​Calera-cement omdannes kuldioxid først til kulsyre, hvorfra der derefter opnås karbonater. McGee siger, at med denne metode, for at producere et ton cement, er det nødvendigt at fiksere omtrent den samme mængde kuldioxid. Fremstillingen af ​​cement på traditionel vis fører til kuldioxidforurening, men denne revolutionerende teknologi tager tværtimod kuldioxid fra miljøet. Den amerikanske virksomhed Novomer, der udvikler nye miljøvenlige syntetiske materialer, har skabt en teknologi til fremstilling af plast, hvor kuldioxid og kulilte bruges som de vigtigste råvarer. McGee understreger værdien af ​​denne teknologi, da frigivelse af drivhusgasser og andre giftige gasser i atmosfæren er et af den moderne verdens største problemer. I Novomers plastteknologi kan de nye polymerer og plastik indeholde op til 50 % kuldioxid og kulilte, og produktionen af ​​disse materialer kræver væsentligt mindre energi. En sådan produktion vil være med til at binde en betydelig mængde drivhusgasser, og disse materialer bliver i sig selv biologisk nedbrydelige. Så snart et insekt rører fangstbladet på en kødædende Venus-fluefældeplante, begynder bladets form straks at ændre sig, og insektet befinder sig i en dødsfælde. Alfred Crosby og hans kolleger fra Amherst University (Massachusetts) formåede at skabe et polymermateriale, der er i stand til at reagere på lignende måde på de mindste ændringer i tryk, temperatur eller under påvirkning af en elektrisk strøm. Overfladen af ​​dette materiale er dækket af mikroskopiske, luftfyldte linser, der meget hurtigt kan ændre deres krumning (blive konvekse eller konkave) med ændringer i tryk, temperatur eller under påvirkning af strøm. Størrelsen af ​​disse mikrolinser varierer fra 50 µm til 500 µm. Jo mindre linserne selv er og afstanden mellem dem, jo ​​hurtigere reagerer materialet på eksterne ændringer. McGee siger, at det, der gør dette materiale specielt, er, at det er skabt i krydsfeltet mellem mikro- og nanoteknologi. Muslinger er ligesom mange andre toskallede bløddyr i stand til at sætte sig fast på en række forskellige overflader ved hjælp af specielle, kraftige proteinfilamenter - den såkaldte byssus. Byssalkirtlens ydre beskyttende lag er et alsidigt, ekstremt slidstærkt og samtidig utroligt elastisk materiale. Professor i organisk kemi Herbert Waite fra University of California har forsket i muslinger i meget lang tid, og det lykkedes ham at genskabe et materiale, hvis struktur minder meget om det materiale, der produceres af muslinger. McGee fortæller, at Herbert Waite har åbnet et helt nyt forskningsfelt, og at hans arbejde allerede har hjulpet en anden gruppe forskere med at skabe PureBond-teknologi til behandling af træpaneloverflader uden brug af formaldehyd og andre meget giftige stoffer. Hajhud har en helt unik egenskab – bakterier formerer sig ikke på den, og den er samtidig ikke dækket af noget bakteriedræbende smøremiddel. Med andre ord, huden dræber ikke bakterier, de findes simpelthen ikke på den. Hemmeligheden ligger i et særligt mønster, som er dannet af de mindste skæl af hajskind. I forbindelse med hinanden danner disse skalaer et specielt diamantformet mønster. Dette mønster er gengivet på Sharklets beskyttende antibakterielle film. McGee mener, at anvendelsen af ​​denne teknologi er virkelig ubegrænset. Faktisk kan anvendelsen af ​​en sådan tekstur, der ikke tillader bakterier at formere sig på overfladen af ​​genstande på hospitaler og offentlige steder, slippe af med bakterier med 80%. I dette tilfælde ødelægges bakterier ikke, og de kan derfor ikke opnå resistens, som det er tilfældet med antibiotika. Sharklet Technology er verdens første teknologi til at hæmme bakterievækst uden brug af giftige stoffer. ifølge bigpikture.ru