Ciptaan yang diilhamkan oleh alam semula jadi

Sains biomimetik kini berada di peringkat awal perkembangan. Biomimetika ialah pencarian dan peminjaman pelbagai idea daripada alam dan penggunaannya untuk menyelesaikan masalah yang dihadapi manusia. Keaslian, luar biasa, ketepatan yang sempurna dan penjimatan sumber, di mana alam menyelesaikan masalahnya, hanya menggembirakan dan menyebabkan keinginan untuk menyalin proses, bahan dan struktur yang menakjubkan ini sedikit sebanyak. Istilah biomimetik dicipta pada tahun 1958 oleh saintis Amerika Jack E. Steele. Dan perkataan "bionik" mula digunakan secara umum pada tahun 70-an abad yang lalu, apabila siri "The Six Million Dollar Man" dan "The Biotic Woman" muncul di televisyen. Tim McGee memberi amaran bahawa biometrik tidak boleh dikelirukan secara langsung dengan pemodelan bioinspirasi kerana, tidak seperti biomimetik, pemodelan bioinspirasi tidak menekankan penggunaan sumber yang ekonomik. Di bawah adalah contoh pencapaian biomimetik, di mana perbezaan ini paling ketara. Apabila mencipta bahan bioperubatan polimer, prinsip operasi cangkang holothurian (timun laut) digunakan. Gamat mempunyai sifat unik - ia boleh mengubah kekerasan kolagen yang membentuk penutup luar badan mereka. Apabila gamat merasakan bahaya, ia berulang kali meningkatkan ketegaran kulitnya, seolah-olah dikoyakkan oleh cangkerang. Sebaliknya, jika dia perlu memerah ke dalam jurang yang sempit, dia boleh melemahkan antara unsur-unsur kulitnya sehingga boleh berubah menjadi jeli cair. Sekumpulan saintis dari Case Western Reserve berjaya mencipta bahan berasaskan gentian selulosa dengan sifat yang serupa: dengan kehadiran air, bahan ini menjadi plastik, dan apabila ia menguap, ia menjadi pejal semula. Para saintis percaya bahawa bahan tersebut paling sesuai untuk pengeluaran elektrod intracerebral, yang digunakan, khususnya, dalam penyakit Parkinson. Apabila ditanam ke dalam otak, elektrod yang diperbuat daripada bahan tersebut akan menjadi plastik dan tidak akan merosakkan tisu otak. Syarikat pembungkusan AS Ecovative Design telah mencipta kumpulan bahan boleh diperbaharui dan terbiodegradasi yang boleh digunakan untuk penebat haba, pembungkusan, perabot dan sarung komputer. McGee juga sudah mempunyai mainan yang diperbuat daripada bahan ini. Untuk pengeluaran bahan-bahan ini, sekam padi, soba dan kapas digunakan, di mana kulat Pleurotus ostreatus (cendawan tiram) ditanam. Campuran yang mengandungi sel cendawan tiram dan hidrogen peroksida diletakkan dalam acuan khas dan disimpan dalam gelap supaya produk mengeras di bawah pengaruh miselium cendawan. Produk kemudiannya dikeringkan untuk menghentikan pertumbuhan kulat dan mengelakkan alahan semasa penggunaan produk. Angela Belcher dan pasukannya telah mencipta bateri novub yang menggunakan virus bacteriophage M13 yang diubah suai. Ia mampu melekat pada bahan bukan organik seperti emas dan kobalt oksida. Hasil daripada pemasangan sendiri virus, wayar nano yang agak panjang boleh diperolehi. Kumpulan Bletcher dapat memasang banyak wayar nano ini, menghasilkan asas bateri yang sangat berkuasa dan sangat padat. Pada tahun 2009, saintis menunjukkan kemungkinan menggunakan virus yang diubah suai secara genetik untuk mencipta anod dan katod bateri litium-ion. Australia telah membangunkan sistem rawatan air sisa Biolytix yang terkini. Sistem penapis ini boleh menukar kumbahan dan sisa makanan dengan cepat menjadi air berkualiti yang boleh digunakan untuk pengairan. Dalam sistem Biolytix, cacing dan organisma tanah melakukan semua kerja. Menggunakan sistem Biolytix mengurangkan penggunaan tenaga hampir 90% dan berfungsi hampir 10 kali lebih cekap daripada sistem pembersihan konvensional. Arkitek muda Australia Thomas Herzig percaya terdapat peluang besar untuk seni bina kembung. Pada pendapatnya, struktur kembung jauh lebih cekap daripada yang tradisional, kerana ringan dan penggunaan bahan yang minimum. Sebabnya terletak pada fakta bahawa daya tegangan hanya bertindak pada membran fleksibel, manakala daya mampatan ditentang oleh medium elastik lain - udara, yang terdapat di mana-mana dan bebas sepenuhnya. Terima kasih kepada kesan ini, alam semula jadi telah menggunakan struktur yang serupa selama berjuta-juta tahun: setiap makhluk hidup terdiri daripada sel. Idea untuk memasang struktur seni bina daripada modul pneumocell yang diperbuat daripada PVC adalah berdasarkan prinsip membina struktur selular biologi. Sel-sel, yang dipatenkan oleh Thomas Herzog, adalah kos yang sangat rendah dan membolehkan anda mencipta bilangan gabungan yang hampir tidak terhad. Dalam kes ini, kerosakan pada satu atau beberapa pneumosel tidak akan menyebabkan kemusnahan keseluruhan struktur. Prinsip operasi yang digunakan oleh Calera Corporation sebahagian besarnya meniru penciptaan simen semula jadi, yang digunakan oleh batu karang semasa hayat mereka untuk mengekstrak kalsium dan magnesium daripada air laut untuk mensintesis karbonat pada suhu dan tekanan biasa. Dan dalam penciptaan simen Calera, karbon dioksida mula-mula ditukar menjadi asid karbonik, dari mana karbonat kemudiannya diperolehi. McGee mengatakan bahawa dengan kaedah ini, untuk menghasilkan satu tan simen, adalah perlu untuk menetapkan kira-kira jumlah karbon dioksida yang sama. Pengeluaran simen dengan cara tradisional membawa kepada pencemaran karbon dioksida, tetapi teknologi revolusioner ini, sebaliknya, mengambil karbon dioksida daripada alam sekitar. Syarikat Amerika Novomer, yang membangunkan bahan sintetik mesra alam baru, telah mencipta teknologi untuk menghasilkan plastik, di mana karbon dioksida dan karbon monoksida digunakan sebagai bahan mentah utama. McGee menekankan nilai teknologi ini, kerana pembebasan gas rumah hijau dan gas toksik lain ke atmosfera adalah salah satu masalah utama dunia moden. Dalam teknologi plastik Novomer, polimer dan plastik baharu boleh mengandungi sehingga 50% karbon dioksida dan karbon monoksida, dan penghasilan bahan ini memerlukan tenaga yang jauh lebih sedikit. Pengeluaran sedemikian akan membantu untuk mengikat sejumlah besar gas rumah hijau, dan bahan-bahan ini sendiri menjadi terbiodegradasi. Sebaik sahaja serangga menyentuh daun perangkap tumbuhan perangkap lalat Venus karnivor, bentuk daun serta-merta mula berubah, dan serangga mendapati dirinya dalam perangkap maut. Alfred Crosby dan rakan-rakannya dari Universiti Amherst (Massachusetts) berjaya mencipta bahan polimer yang mampu bertindak balas dengan cara yang sama kepada perubahan sedikit pun dalam tekanan, suhu, atau di bawah pengaruh arus elektrik. Permukaan bahan ini ditutup dengan kanta mikroskopik yang dipenuhi udara yang boleh mengubah kelengkungannya dengan cepat (menjadi cembung atau cekung) dengan perubahan tekanan, suhu, atau di bawah pengaruh arus. Saiz kanta mikro ini berbeza dari 50 µm hingga 500 µm. Lebih kecil kanta itu sendiri dan jarak antara mereka, lebih cepat bahan bertindak balas terhadap perubahan luaran. McGee mengatakan bahawa apa yang menjadikan bahan ini istimewa ialah ia dicipta di persimpangan mikro dan nanoteknologi. Kerang, seperti banyak moluska bivalve yang lain, mampu melekat kuat pada pelbagai permukaan dengan bantuan filamen protein tugas berat khas - yang dipanggil byssus. Lapisan pelindung luar kelenjar byssal adalah bahan yang serba boleh, sangat tahan lama dan pada masa yang sama sangat anjal. Profesor Kimia Organik Herbert Waite dari University of California telah meneliti kerang untuk masa yang sangat lama, dan dia berjaya mencipta semula bahan yang strukturnya hampir sama dengan bahan yang dihasilkan oleh kerang. McGee mengatakan bahawa Herbert Waite telah membuka bidang penyelidikan yang sama sekali baru, dan kerjanya telah membantu kumpulan saintis lain mencipta teknologi PureBond untuk merawat permukaan panel kayu tanpa menggunakan formaldehid dan bahan toksik yang lain. Kulit jerung mempunyai sifat yang benar-benar unik - bakteria tidak membiak di atasnya, dan pada masa yang sama ia tidak dilindungi dengan sebarang pelincir bakteria. Dalam erti kata lain, kulit tidak membunuh bakteria, mereka hanya tidak wujud di atasnya. Rahsianya terletak pada corak khas, yang dibentuk oleh sisik terkecil kulit jerung. Bersambung antara satu sama lain, penimbang ini membentuk corak khas berbentuk berlian. Corak ini dihasilkan semula pada filem antibakteria pelindung Sharklet. McGee percaya bahawa aplikasi teknologi ini benar-benar tanpa had. Sememangnya, penggunaan tekstur sedemikian yang tidak membenarkan bakteria membiak pada permukaan objek di hospital dan tempat awam boleh menyingkirkan bakteria sebanyak 80%. Dalam kes ini, bakteria tidak dimusnahkan, dan, oleh itu, mereka tidak dapat memperoleh rintangan, seperti halnya dengan antibiotik. Teknologi Sharklet ialah teknologi pertama di dunia yang menghalang pertumbuhan bakteria tanpa menggunakan bahan toksik. menurut bigpikture.ru  

2 Komen

Sila tinggalkan balasan anda