Oppfinnelser inspirert av naturen

Vitenskapen om biomimetikk er nå på et tidlig stadium av utviklingen. Biomimetikk er leting og lån av ulike ideer fra naturen og deres bruk for å løse problemene menneskeheten står overfor. Originalitet, uvanlighet, upåklagelig nøyaktighet og ressursøkonomi, der naturen løser sine problemer, kan rett og slett ikke annet enn å glede og forårsake et ønske om å kopiere disse fantastiske prosessene, stoffene og strukturene til en viss grad. Begrepet biomimetikk ble laget i 1958 av den amerikanske vitenskapsmannen Jack E. Steele. Og ordet "bionics" kom i generell bruk på 70-tallet av forrige århundre, da seriene "The Six Million Dollar Man" og "The Biotic Woman" dukket opp på TV. Tim McGee advarer om at biometri ikke bør forveksles direkte med bioinspirert modellering fordi, i motsetning til biomimetikk, legger bioinspirert modellering ikke vekt på økonomisk bruk av ressurser. Nedenfor er eksempler på prestasjonene til biomimetikk, hvor disse forskjellene er mest uttalte. Ved å lage polymere biomedisinske materialer ble prinsippet om drift av holothurian-skallet (sjøagurk) brukt. Sjøagurker har en unik egenskap - de kan endre hardheten til kollagenet som danner det ytre dekket av kroppen deres. Når sjøagurken merker fare, øker den gjentatte ganger stivheten i huden, som om den ble revet av et skall. Omvendt, hvis han trenger å presse seg inn i et smalt gap, kan han svekke seg så mye mellom elementene i huden at det praktisk talt blir til en flytende gelé. En gruppe forskere fra Case Western Reserve klarte å lage et materiale basert på cellulosefibre med lignende egenskaper: i nærvær av vann blir dette materialet plastisk, og når det fordamper, stivner det igjen. Forskere mener at slikt materiale er best egnet for produksjon av intracerebrale elektroder, som brukes spesielt ved Parkinsons sykdom. Når de implanteres i hjernen, vil elektroder laget av slikt materiale bli plastiske og vil ikke skade hjernevevet. Det amerikanske emballasjeselskapet Ecovative Design har laget en gruppe fornybare og biologisk nedbrytbare materialer som kan brukes til termisk isolasjon, emballasje, møbler og datavesker. McGee har til og med allerede et leketøy laget av dette materialet. For produksjon av disse materialene brukes skallene av ris, bokhvete og bomull, som soppen Pleurotus ostreatus (østerssopp) dyrkes på. En blanding som inneholder østerssoppceller og hydrogenperoksid legges i spesielle former og holdes i mørket slik at produktet stivner under påvirkning av soppmycel. Produktet tørkes deretter for å stoppe veksten av soppen og forhindre allergi under bruk av produktet. Angela Belcher og teamet hennes har laget et novub-batteri som bruker et modifisert M13-bakteriofagvirus. Den er i stand til å feste seg til uorganiske materialer som gull og koboltoksid. Som et resultat av selvmontering av virus kan ganske lange nanotråder oppnås. Bletchers gruppe var i stand til å sette sammen mange av disse nanotrådene, noe som resulterte i grunnlaget for et veldig kraftig og ekstremt kompakt batteri. I 2009 demonstrerte forskere muligheten for å bruke et genmodifisert virus for å lage anoden og katoden til et litiumionbatteri. Australia har utviklet det nyeste Biolytix avløpsvannbehandlingssystemet. Dette filtersystemet kan meget raskt gjøre kloakk og matavfall til kvalitetsvann som kan brukes til vanning. I Biolytix-systemet gjør ormer og jordorganismer alt arbeidet. Bruk av Biolytix-systemet reduserer energiforbruket med nesten 90 % og fungerer nesten 10 ganger mer effektivt enn konvensjonelle rengjøringssystemer. Den unge australske arkitekten Thomas Herzig mener det er store muligheter for oppblåsbar arkitektur. Etter hans mening er oppblåsbare strukturer mye mer effektive enn tradisjonelle, på grunn av deres letthet og minimale materialforbruk. Årsaken ligger i det faktum at strekkkraften kun virker på den fleksible membranen, mens trykkkraften motvirkes av et annet elastisk medium – luft, som er tilstede overalt og helt fritt. Takket være denne effekten har naturen brukt lignende strukturer i millioner av år: hvert levende vesen består av celler. Ideen om å sette sammen arkitektoniske strukturer fra pneumocell-moduler laget av PVC er basert på prinsippene for å bygge biologiske cellulære strukturer. Cellene, patentert av Thomas Herzog, er ekstremt lave kostnader og lar deg lage et nesten ubegrenset antall kombinasjoner. I dette tilfellet vil skade på en eller flere pneumoceller ikke medføre ødeleggelse av hele strukturen. Driftsprinsippet som brukes av Calera Corporation, etterligner i stor grad dannelsen av naturlig sement, som koraller bruker i løpet av livet for å trekke ut kalsium og magnesium fra sjøvann for å syntetisere karbonater ved normale temperaturer og trykk. Og i dannelsen av Calera-sement blir karbondioksid først omdannet til karbonsyre, hvorfra karbonater deretter oppnås. McGee sier at med denne metoden, for å produsere ett tonn sement, er det nødvendig å fikse omtrent samme mengde karbondioksid. Produksjon av sement på tradisjonell måte fører til karbondioksidforurensning, men denne revolusjonerende teknologien tar tvert imot karbondioksid fra miljøet. Det amerikanske selskapet Novomer, som utvikler nye miljøvennlige syntetiske materialer, har laget en teknologi for å produsere plast, hvor karbondioksid og karbonmonoksid brukes som hovedråstoff. McGee understreker verdien av denne teknologien, ettersom utslipp av klimagasser og andre giftige gasser i atmosfæren er et av hovedproblemene i den moderne verden. I Novomers plastteknologi kan de nye polymerene og plastene inneholde opptil 50 % karbondioksid og karbonmonoksid, og produksjonen av disse materialene krever betydelig mindre energi. Slik produksjon vil bidra til å binde en betydelig mengde klimagasser, og disse materialene blir i seg selv biologisk nedbrytbare. Så snart et insekt berører fangstbladet til en kjøttetende Venus-fluefangstplante, begynner formen på bladet umiddelbart å endre seg, og insektet befinner seg i en dødsfelle. Alfred Crosby og hans kolleger fra Amherst University (Massachusetts) klarte å lage et polymermateriale som er i stand til å reagere på lignende måte på de minste endringer i trykk, temperatur eller under påvirkning av en elektrisk strøm. Overflaten til dette materialet er dekket med mikroskopiske, luftfylte linser som veldig raskt kan endre krumningen deres (bli konveks eller konkav) med endringer i trykk, temperatur eller under påvirkning av strøm. Størrelsen på disse mikrolinsene varierer fra 50 µm til 500 µm. Jo mindre linsene selv er og avstanden mellom dem, jo ​​raskere reagerer materialet på ytre endringer. McGee sier at det som gjør dette materialet spesielt er at det er skapt i skjæringspunktet mellom mikro- og nanoteknologi. Blåskjell, som mange andre muslinger, er i stand til å feste seg godt til en rekke overflater ved hjelp av spesielle, kraftige proteinfilamenter – den såkalte byssus. Det ytre beskyttende laget av byssalkjertelen er et allsidig, ekstremt slitesterkt og samtidig utrolig elastisk materiale. Professor i organisk kjemi Herbert Waite ved University of California har forsket på blåskjell i svært lang tid, og han klarte å gjenskape et materiale hvis struktur er veldig lik materialet som produseres av blåskjell. McGee sier at Herbert Waite har åpnet opp et helt nytt forskningsfelt, og at arbeidet hans allerede har hjulpet en annen gruppe forskere med å lage PureBond-teknologi for behandling av trepaneloverflater uten bruk av formaldehyd og andre svært giftige stoffer. Haihud har en helt unik egenskap - bakterier formerer seg ikke på den, og samtidig er den ikke dekket med noe bakteriedrepende smøremiddel. Med andre ord, huden dreper ikke bakterier, de eksisterer rett og slett ikke på den. Hemmeligheten ligger i et spesielt mønster, som er dannet av de minste skjellene av haiskinn. Disse skalaene forbindes med hverandre og danner et spesielt diamantformet mønster. Dette mønsteret er gjengitt på Sharklets beskyttende antibakterielle film. McGee mener at bruken av denne teknologien er virkelig ubegrenset. Faktisk kan påføringen av en slik tekstur som ikke lar bakterier formere seg på overflaten av gjenstander på sykehus og offentlige steder bli kvitt bakterier med 80%. I dette tilfellet blir ikke bakterier ødelagt, og derfor kan de ikke oppnå resistens, slik tilfellet er med antibiotika. Sharklet Technology er verdens første teknologi for å hemme bakterievekst uten bruk av giftige stoffer. ifølge bigpikture.ru