Shpikje të frymëzuara nga natyra

Shkenca e biomimetikës është tani në një fazë të hershme të zhvillimit. Biomimetika është kërkimi dhe huazimi i ideve të ndryshme nga natyra dhe përdorimi i tyre për zgjidhjen e problemeve me të cilat përballet njerëzimi. Origjinaliteti, pazakonshmëria, saktësia e patëmetë dhe ekonomia e burimeve, në të cilat natyra zgjidh problemet e saj, thjesht nuk mund të kënaqet dhe të shkaktojë dëshirën për të kopjuar deri diku këto procese, substanca dhe struktura të mahnitshme. Termi biomimetikë u krijua në vitin 1958 nga shkencëtari amerikan Jack E. Steele. Dhe fjala "bionics" hyri në përdorim të përgjithshëm në vitet '70 të shekullit të kaluar, kur seritë "The Six Milion Dollar Man" dhe "The Biotic Woman" u shfaqën në televizion. Tim McGee paralajmëron se biometrika nuk duhet të ngatërrohet drejtpërdrejt me modelimin e frymëzuar nga biometria, sepse, ndryshe nga biomimetika, modelimi i frymëzuar nga biometria nuk thekson përdorimin ekonomik të burimeve. Më poshtë janë shembuj të arritjeve të biomimetikës, ku këto dallime janë më të theksuara. Gjatë krijimit të materialeve biomjekësore polimerike, u përdor parimi i funksionimit të guaskës holothuriane (kastraveci i detit). Kastravecat e detit kanë një tipar unik – ata mund të ndryshojnë fortësinë e kolagjenit që formon mbulesën e jashtme të trupit të tyre. Kur kastraveci i detit ndjen rrezikun, ai vazhdimisht rrit ngurtësinë e lëkurës së tij, sikur të ishte shqyer nga një guaskë. Anasjelltas, nëse ai duhet të shtrydhet në një hendek të ngushtë, ai mund të dobësohet aq shumë midis elementeve të lëkurës së tij sa që praktikisht të kthehet në një pelte të lëngshme. Një grup shkencëtarësh nga Case Western Reserve arritën të krijonin një material të bazuar në fibra celuloze me veti të ngjashme: në prani të ujit, ky material bëhet plastik dhe kur avullohet, ngurtësohet përsëri. Shkencëtarët besojnë se një material i tillë është më i përshtatshëm për prodhimin e elektrodave intracerebrale, të cilat përdoren veçanërisht në sëmundjen e Parkinsonit. Kur implantohet në tru, elektrodat e bëra nga një material i tillë do të bëhen plastike dhe nuk do të dëmtojnë indin e trurit. Kompania amerikane e paketimit Ecovative Design ka krijuar një grup materialesh të rinovueshme dhe të biodegradueshme që mund të përdoren për izolim termik, paketim, mobilje dhe kuti kompjuteri. McGee madje ka tashmë një lodër të bërë nga ky material. Për prodhimin e këtyre materialeve përdoren lëvozhgat e orizit, hikërrorit dhe pambukut, mbi të cilat rritet myku Pleurotus ostreatus (kërpudha deti). Një përzierje që përmban qeliza të kërpudhave të detit dhe peroksid hidrogjeni vendoset në kallëpe të veçanta dhe mbahet në errësirë ​​në mënyrë që produkti të ngurtësohet nën ndikimin e miceli të kërpudhave. Produkti më pas thahet për të ndaluar rritjen e kërpudhave dhe për të parandaluar alergjitë gjatë përdorimit të produktit. Angela Belcher dhe ekipi i saj kanë krijuar një bateri novub që përdor një virus të modifikuar bakteriofag M13. Është në gjendje të lidhet me materiale inorganike si ari dhe oksid kobalti. Si rezultat i vetë-montimit të virusit, mund të merren nanotela mjaft të gjata. Grupi i Bletcher ishte në gjendje të montonte shumë prej këtyre nanotelave, duke rezultuar në bazën e një baterie shumë të fuqishme dhe jashtëzakonisht kompakte. Në vitin 2009, shkencëtarët demonstruan mundësinë e përdorimit të një virusi të modifikuar gjenetikisht për të krijuar anodë dhe katodë të një baterie litium-jon. Australia ka zhvilluar sistemin më të fundit të trajtimit të ujërave të zeza Biolytix. Ky sistem filtri mund të kthejë shumë shpejt ujërat e zeza dhe mbetjet ushqimore në ujë cilësor që mund të përdoret për ujitje. Në sistemin Biolytix, krimbat dhe organizmat e tokës bëjnë të gjithë punën. Përdorimi i sistemit Biolytix redukton konsumin e energjisë me pothuajse 90% dhe funksionon pothuajse 10 herë më me efikasitet se sa sistemet konvencionale të pastrimit. Arkitekti i ri australian Thomas Herzig beson se ka mundësi të mëdha për arkitekturën e fryrë. Sipas tij, strukturat me fryrje janë shumë më efikase se ato tradicionale, për shkak të lehtësisë së tyre dhe konsumit minimal të materialit. Arsyeja qëndron në faktin se forca tërheqëse vepron vetëm në membranën fleksibël, ndërsa forcës shtypëse kundërshtohet nga një medium tjetër elastik - ajri, i cili është i pranishëm kudo dhe plotësisht i lirë. Falë këtij efekti, natyra ka përdorur struktura të ngjashme për miliona vjet: çdo qenie e gjallë përbëhet nga qeliza. Ideja e montimit të strukturave arkitekturore nga modulet pneumocell të bëra nga PVC bazohet në parimet e ndërtimit të strukturave biologjike qelizore. Qelizat, të patentuara nga Thomas Herzog, janë me kosto jashtëzakonisht të ulët dhe ju lejojnë të krijoni një numër pothuajse të pakufizuar kombinimesh. Në këtë rast, dëmtimi i një ose edhe disa pneumoqelizave nuk do të sjellë shkatërrimin e të gjithë strukturës. Parimi i funksionimit i përdorur nga Corporation Calera imiton kryesisht krijimin e çimentos natyrale, të cilën koralet e përdorin gjatë jetës së tyre për të nxjerrë kalcium dhe magnez nga uji i detit në mënyrë që të sintetizojnë karbonate në temperatura dhe presione normale. Dhe në krijimin e çimentos Calera, dioksidi i karbonit fillimisht shndërrohet në acid karbonik, nga i cili më pas fitohen karbonatet. McGee thotë se me këtë metodë, për të prodhuar një ton çimento, është e nevojshme të fiksohet afërsisht e njëjta sasi e dioksidit të karbonit. Prodhimi i çimentos në mënyrë tradicionale çon në ndotje me dioksid karboni, por kjo teknologji revolucionare, përkundrazi, merr dioksid karboni nga mjedisi. Kompania amerikane Novomer, e cila zhvillon materiale të reja sintetike miqësore me mjedisin, ka krijuar një teknologji për prodhimin e plastikës, ku dioksidi i karbonit dhe monoksidi i karbonit përdoren si lëndë të para kryesore. McGee thekson vlerën e kësaj teknologjie, pasi lëshimi i gazeve serrë dhe gazeve të tjera toksike në atmosferë është një nga problemet kryesore të botës moderne. Në teknologjinë e plastikës të Novomer, polimeret dhe plastika e re mund të përmbajnë deri në 50% dioksid karboni dhe monoksid karboni, dhe prodhimi i këtyre materialeve kërkon shumë më pak energji. Një prodhim i tillë do të ndihmojë në lidhjen e një sasie të konsiderueshme të gazeve serrë dhe vetë këto materiale bëhen të biodegradueshme. Sapo një insekt prek gjethen kurth të një bime mishngrënëse të mizave të Venusit, forma e gjethes fillon të ndryshojë menjëherë dhe insekti e gjen veten në një kurth vdekjeje. Alfred Crosby dhe kolegët e tij nga Universiteti Amherst (Massachusetts) arritën të krijojnë një material polimer që është në gjendje të reagojë në mënyrë të ngjashme ndaj ndryshimeve më të vogla të presionit, temperaturës ose nën ndikimin e një rryme elektrike. Sipërfaqja e këtij materiali është e mbuluar me lente mikroskopike, të mbushura me ajër, të cilat mund të ndryshojnë shumë shpejt lakimin e tyre (bëhen konveks ose konkave) me ndryshime në presion, temperaturë ose nën ndikimin e rrymës. Madhësia e këtyre mikrothjerrëzave varion nga 50 µm në 500 µm. Sa më të vogla të jenë vetë lentet dhe distanca midis tyre, aq më shpejt materiali reagon ndaj ndryshimeve të jashtme. McGee thotë se ajo që e bën këtë material të veçantë është se ai është krijuar në kryqëzimin e mikro- dhe nanoteknologjisë. Midhjet, si shumë molusqe të tjera bivalve, janë në gjendje të ngjiten fort në një sërë sipërfaqesh me ndihmën e filamenteve proteinike speciale, të rënda - të ashtuquajturat byssus. Shtresa e jashtme mbrojtëse e gjëndrës byssal është një material i gjithanshëm, jashtëzakonisht i qëndrueshëm dhe në të njëjtën kohë tepër elastik. Profesori i Kimisë Organike, Herbert Waite i Universitetit të Kalifornisë, ka studiuar midhjet për një kohë shumë të gjatë, dhe ai arriti të rikrijojë një material, struktura e të cilit është shumë e ngjashme me materialin e prodhuar nga midhjet. McGee thotë se Herbert Waite ka hapur një fushë krejtësisht të re kërkimi dhe se puna e tij tashmë ka ndihmuar një grup tjetër shkencëtarësh të krijojnë teknologjinë PureBond për trajtimin e sipërfaqeve të paneleve të drurit pa përdorimin e formaldehidit dhe substancave të tjera shumë toksike. Lëkura e peshkaqenit ka një veti krejtësisht unike - bakteret nuk shumohen në të, dhe në të njëjtën kohë nuk mbulohet me asnjë lubrifikant baktericid. Me fjalë të tjera, lëkura nuk vret bakteret, ato thjesht nuk ekzistojnë në të. Sekreti qëndron në një model të veçantë, i cili formohet nga luspat më të vogla të lëkurës së peshkaqenëve. Duke u lidhur me njëra-tjetrën, këto peshore formojnë një model të veçantë në formë diamanti. Ky model është riprodhuar në filmin mbrojtës antibakterial Sharklet. McGee beson se aplikimi i kësaj teknologjie është vërtet i pakufishëm. Në të vërtetë, aplikimi i një teksture të tillë që nuk lejon që bakteret të shumohen në sipërfaqen e objekteve në spitale dhe vende publike mund të shpëtojë nga bakteret me 80%. Në këtë rast, bakteret nuk shkatërrohen dhe, për rrjedhojë, ato nuk mund të fitojnë rezistencë, siç është rasti me antibiotikët. Sharklet Technology është teknologjia e parë në botë që pengon rritjen e baktereve pa përdorimin e substancave toksike. sipas bigpikture.ru