Uppfinningar inspirerade av naturen

Vetenskapen om biomimetik är nu i ett tidigt utvecklingsstadium. biomimetik är att söka och låna olika idéer från naturen och deras användning för att lösa de problem som mänskligheten står inför. Originalitet, ovanlighet, oklanderlig noggrannhet och resursekonomi, där naturen löser sina problem, kan helt enkelt inte annat än glädja och orsaka en önskan att kopiera dessa fantastiska processer, ämnen och strukturer i viss utsträckning. Termen biomimetik myntades 1958 av den amerikanske vetenskapsmannen Jack E. Steele. Och ordet "bionics" kom till allmän användning på 70-talet av förra seklet, när serierna "The Six Million Dollar Man" och "The Biotic Woman" dök upp på tv. Tim McGee varnar för att biometri inte direkt bör förväxlas med bioinspirerad modellering eftersom bioinspirerad modellering, till skillnad från biomimetik, inte betonar ekonomisk användning av resurser. Nedan finns exempel på resultaten av biomimetik, där dessa skillnader är mest uttalade. När man skapade polymera biomedicinska material användes principen för driften av holothurianskalet (havsgurka). Havsgurkor har en unik egenskap – de kan förändra hårdheten hos kollagenet som utgör det yttre höljet på deras kropp. När sjögurkan känner av fara ökar den upprepade gånger styvheten i huden, som om den slits av ett skal. Omvänt, om han behöver pressa sig in i ett smalt gap, kan han försvagas så mellan elementen i hans hud att det praktiskt taget förvandlas till en flytande gelé. En grupp forskare från Case Western Reserve lyckades skapa ett material baserat på cellulosafibrer med liknande egenskaper: i närvaro av vatten blir detta material plastiskt, och när det avdunstar stelnar det igen. Forskare tror att sådant material är mest lämpligt för produktion av intracerebrala elektroder, som används i synnerhet vid Parkinsons sjukdom. När de implanteras i hjärnan kommer elektroder gjorda av sådant material att bli plastiska och skadar inte hjärnvävnaden. Det amerikanska förpackningsföretaget Ecovative Design har skapat en grupp förnybara och biologiskt nedbrytbara material som kan användas för värmeisolering, förpackningar, möbler och datorfodral. McGee har till och med redan en leksak gjord av detta material. För framställning av dessa material används skal av ris, bovete och bomull, på vilka svampen Pleurotus ostreatus (ostronsvamp) odlas. En blandning innehållande ostronsvampceller och väteperoxid placeras i speciella formar och förvaras mörkt så att produkten stelnar under påverkan av svampmycel. Produkten torkas sedan för att stoppa tillväxten av svampen och förhindra allergier vid användning av produkten. Angela Belcher och hennes team har skapat ett novub-batteri som använder ett modifierat M13-bakteriofagvirus. Den kan fästa sig på oorganiska material som guld och koboltoxid. Som ett resultat av virusets självmontering kan ganska långa nanotrådar erhållas. Bletchers grupp kunde sätta ihop många av dessa nanotrådar, vilket resulterade i ett mycket kraftfullt och extremt kompakt batteri. 2009 visade forskare möjligheten att använda ett genetiskt modifierat virus för att skapa anoden och katoden på ett litiumjonbatteri. Australien har utvecklat det senaste Biolytix avloppsvattenreningssystemet. Detta filtersystem kan mycket snabbt förvandla avloppsvatten och matavfall till kvalitetsvatten som kan användas för bevattning. I Biolytix-systemet gör maskar och jordorganismer allt arbete. Att använda Biolytix-systemet minskar energiförbrukningen med nästan 90 % och fungerar nästan 10 gånger mer effektivt än konventionella rengöringssystem. Den unga australiensiske arkitekten Thomas Herzig tror att det finns enorma möjligheter för uppblåsbar arkitektur. Enligt hans åsikt är uppblåsbara strukturer mycket effektivare än traditionella, på grund av deras lätthet och minimala materialförbrukning. Anledningen ligger i det faktum att dragkraften endast verkar på det flexibla membranet, medan tryckkraften motarbetas av ett annat elastiskt medium – luft, som finns överallt och helt fri. Tack vare denna effekt har naturen använt liknande strukturer i miljontals år: varje levande varelse består av celler. Idén att montera arkitektoniska strukturer från pneumocellmoduler gjorda av PVC är baserad på principerna för att bygga biologiska cellulära strukturer. Cellerna, patenterade av Thomas Herzog, är extremt låga och låter dig skapa ett nästan obegränsat antal kombinationer. I detta fall kommer skada på en eller till och med flera pneumoceller inte att medföra förstörelse av hela strukturen. Funktionsprincipen som används av Calera Corporation efterliknar till stor del skapandet av naturligt cement, som koraller använder under sitt liv för att extrahera kalcium och magnesium från havsvatten för att syntetisera karbonater vid normala temperaturer och tryck. Och i skapandet av Calera-cement omvandlas koldioxid först till kolsyra, från vilken karbonater sedan erhålls. McGee säger att med denna metod, för att producera ett ton cement, är det nödvändigt att fixera ungefär samma mängd koldioxid. Framställning av cement på traditionellt sätt leder till koldioxidföroreningar, men denna revolutionerande teknik tar tvärtom koldioxid från miljön. Det amerikanska företaget Novomer, som utvecklar nya miljövänliga syntetiska material, har skapat en teknik för att tillverka plast, där koldioxid och kolmonoxid används som huvudråvara. McGee betonar värdet av denna teknik, eftersom utsläpp av växthusgaser och andra giftiga gaser i atmosfären är ett av den moderna världens största problem. I Novomers plastteknologi kan de nya polymererna och plasterna innehålla upp till 50 % koldioxid och kolmonoxid, och produktionen av dessa material kräver betydligt mindre energi. Sådan produktion kommer att bidra till att binda en betydande mängd växthusgaser, och dessa material blir i sig biologiskt nedbrytbara. Så fort en insekt rör vid fångstbladet på en köttätande Venusflugfälla, börjar formen på bladet omedelbart förändras, och insekten hamnar i en dödsfälla. Alfred Crosby och hans kollegor från Amherst University (Massachusetts) lyckades skapa ett polymermaterial som kan reagera på liknande sätt på de minsta förändringar i tryck, temperatur eller under påverkan av en elektrisk ström. Ytan på detta material är täckt med mikroskopiska, luftfyllda linser som mycket snabbt kan förändra sin krökning (bli konvex eller konkav) med förändringar i tryck, temperatur eller under påverkan av ström. Storleken på dessa mikrolinser varierar från 50 µm till 500 µm. Ju mindre linserna själva är och avståndet mellan dem, desto snabbare reagerar materialet på yttre förändringar. McGee säger att det som gör detta material speciellt är att det skapas i skärningspunkten mellan mikro- och nanoteknik. Musslor kan, precis som många andra musslor, fästa ordentligt på en mängd olika ytor med hjälp av speciella, kraftiga proteinfilament – ​​den så kallade byssus. Byssalkörtelns yttre skyddslager är ett mångsidigt, extremt hållbart och samtidigt otroligt elastiskt material. Professor i organisk kemi Herbert Waite vid University of California har forskat på musslor under mycket lång tid, och han lyckades återskapa ett material vars struktur liknar det material som produceras av musslor. McGee säger att Herbert Waite har öppnat upp ett helt nytt forskningsfält och att hans arbete redan har hjälpt en annan grupp forskare att skapa PureBond-teknologi för att behandla träpanelytor utan användning av formaldehyd och andra mycket giftiga ämnen. Hajskinn har en helt unik egenskap – bakterier förökar sig inte på den, och samtidigt är den inte täckt med något bakteriedödande smörjmedel. Med andra ord, huden dödar inte bakterier, de finns helt enkelt inte på den. Hemligheten ligger i ett speciellt mönster, som bildas av de minsta fjällen av hajskinn. Dessa skalor, som ansluter till varandra, bildar ett speciellt diamantformat mönster. Detta mönster återges på Sharklets skyddande antibakteriella film. McGee anser att tillämpningen av denna teknik är verkligen obegränsad. Faktum är att tillämpningen av en sådan textur som inte tillåter bakterier att föröka sig på ytan av föremål på sjukhus och offentliga platser kan bli av med bakterier med 80%. I det här fallet förstörs inte bakterier, och därför kan de inte få resistens, vilket är fallet med antibiotika. Sharklet Technology är världens första teknologi för att hämma bakterietillväxt utan användning av giftiga ämnen. enligt bigpikture.ru