Відкриття, що підказала природа
Природа створює свої творіння з максимальною ефективністю і цей факт викликає почуття захоплення і бажання повторити ці дивовижні речовини і процеси. Наука, яка займається таким копіюванням, називається биомиметика.
Старший біолог Інституту биомиметика Тім МакГі (Tim McGee) визначає цю науку, як свідоме імітування елементів живої природи при створенні нових пристроїв і технологій.
Сам термін биомиметика (або біоніка) ввів у вживання в 1958 році американський вчений Джек Е. Стіл. Слово «біоніка» увійшло до загального вжитку в 70-х роках минулого століття, коли на телеекрани вийшли серіали &ldquo-Людина за шість мільйонів доларів&rdquo- (The Six Million Dollar Man) і «Бионическая жінка». Тім МакГі підкреслює, що не слід змішувати безпосередньо биомиметика з біоінспірірованним моделюванням, так як на відміну від биомиметика біоінспірірованное моделювання робить упору на економному використанні ресурсів. МакГі виділяє наступні приклади, де досягнення биомиметика проявляються особливо наочно.
Полімерні біомедичні матеріали, при створенні яких використаний принцип оболонки голотурії У 2008 році вчені, що працюють в Клівлендської Західному резервному університеті Кейза (Case Western Reserve University), зацікавилися створенням нового медичного матеріалу, який володів би властивостями зовнішньої оболонки тваринного голотурії (або морського огірка). Морські огірки мають унікальну рису - вони можуть змінювати твердість колагену, що формує зовнішній покрив їх тіла. А саме: вони в змозі міняти його жорсткість. Коли морський огірок відчуває небезпеку, він багато разів збільшує жорсткість своєї шкіри, як ніби припадаючи панцірем- і навпаки, якщо йому потрібно протиснутися в дуже вузьку щілину, він може настільки послабити зв`язки між елементами своєї шкіри, що вона практично перетворюється в текучий холодець. Групі вчених з Case Western Reserve вдалося створити матеріал на основі целюлозних волокон, що володіє схожими властивостями: в присутності води цей матеріал стає пластичним, а при її випаровуванні знову твердне. Вчені вважають, що такий матеріал найбільш придатний для виробництва внутрішньомозкових електродів, які застосовуються, зокрема, при лікуванні хвороби Паркінсона. При імплантації в мозок електрод з такого матеріалу буде ставати пластичним, і не буде додатково пошкоджувати мозкову тканину.
Ізоляційний і пакувальний матеріал, створений за допомогою глив Американська компанія Ecovative Design, яка виробляє упаковку, створила групу поновлюваних і біоразлагающейся матеріалів, які можна використовувати для виробництва термоізолятора, захисту від полум`я, а також упаковки. Для виробництва цих матеріалів використовується лушпиння рису, гречки і бавовнику, на яких вирощується особливий гриб Pleurotus ostreatus (або глива). Суміш, що містить клітини цього гриба і пероксид водню, поміщається в спеціальні форми і витримується в темряві, щоб під впливом грибного міцелію виріб затвердів. Потім виріб висушується, щоб залишити зростання гриба і запобігти появі алергії в процесі використання вироби. МакГі вважає, що можливості застосування подібних матеріалів практично необмежені - з них можна робити все, включаючи меблі і корпусу для комп`ютерів. У нього навіть вже є іграшковий каченя, зроблений з такого матеріалу.
Пристрої, створені за допомогою вірусів Біоінженер Анджела Белчер (Angela Belcher) і її група створили нову батарею, в роботі якої використовується генетично модифікований вірус бактеріофаг М13. Цей модифікований вірус здатний прикріплятися до неорганічних матеріалів, таким як золото і оксид кобальту. В результаті самозборки вірусів можна отримати досить довгі нанопроводи. Група вчених під керівництвом змогла зібрати безліч таких нанодротів, в результаті чого вийшла основа дуже потужною і надзвичайно компактною батареї. У 2009 р група Блетчер продемонструвала можливість використання генетично модифікованого вірусу для створення анода і катода літій-іонного акумулятора. МакГі зазначає, що це дуже потужна технологія, яка не має аналогів.
Система очищення, що працює за принципом природного очищення В Австралії розроблена новітня система очищення стічних вод Biolytix. Ця система фільтрів може дуже швидко перетворювати каналізаційні стоки і харчові покидьки в якісну воду, яку можна використовувати для поливу. МакГі підкреслює, що особлива цінність цей фільтраційної системи полягає в тому, що в цій фільтраційної системі не використовуються шкідливі хімікати і буквально пожирають енергію очисні фільтри. В системі Biolytix всю роботу проробляють черви і грунтові організми. Закликавши на допомогу сили природи, система Biolytix скоротила споживання електроенергії майже на 90%, зате працює в 10 разів ефективніше звичайних очисних систем.
Відео: ПРИРОДА ЧАСУ // ТАЄМНИЧІ ВІДКРИТТЯ
Пневмоклеткі для надувний архітектури Молодий австралійський архітектор Томас Херциг (Thomas Herzig) вважає, що перед надувний архітектурою відкриваються величезні можливості. На його думку, надувні конструкції набагато ефективніше традиційних, завдяки своїй легкості і мінімальній витраті матеріалів. Причина криється в тому, що розтяжне зусилля діє тільки на гнучку мембрану, в той час як зусилля стиснення протистоїть інша еластична середовище - повітря, яка присутня всюди і абсолютно безкоштовно. Завдяки цій ефективності природа використовує подібні конструкції вже мільйони років. Кожна жива істота складається з клітин. Тому ідея збирати архітектурні конструкції з модулів-пневмоклеток (ці клітини зроблені з ПВХ) ґрунтується на принципах біологічних клітинних структур. Ці запатентовані Томасом Херциг клітини мають дуже низькою вартістю і дозволяють створювати практично необмежену кількість комбінацій. При цьому пошкодження однієї або навіть декількох пневмоклеток не призводить до руйнування всієї конструкції.
Відео: Відкриття гравітаційних хвиль
Екологічно чистий цемент компанії Calera Corporation Процес, що використовуються компанією Calera Corporation, багато в чому імітує створення природного цементу, яким в процесі своєї життєдіяльності займаються корали, витягуючи кальцій і магній з морської води, щоб синтезувати карбонати при нормальних температурах і тисках. При створенні цементу Calera вуглекислий газ спочатку перетворюють в вугільну кислоту, з якої потім отримують карбонати. МакГі каже, що при такому способі для виробництва однієї тонни цементу необхідно пов`язати приблизно стільки ж вуглекислого газу. Виробництво цементу традиційним способом призводить до забруднення навколишнього середовища вуглекислим газом, але ця революційна технологія навпаки - забирає вуглекислий газ з навколишнього середовища.
Екологічно чисті пластмаси Американська компанія Novomer, що розробляє нові екологічно чисті синтетичні матеріали, створила технологію отримання пластмас, де в якості основної сировини використовується вуглекислий і чадний гази. МакГі підкреслює цінність цієї технології, так як викид парникових та інших токсичних газів в атмосферу є однією з основних проблем сучасного світу. При виробництві пластмас за технологією компанії Novomer, нові полімери та пластмаси можуть містити до 50% вуглекислого та чадного газів, і при цьому на виробництво цих матеріалів потрібно значно менше енергії. Таке виробництво допоможе пов`язувати значну кількість парникових газів, а самі ці матеріали стають здатні біологічно руйнуватися.
Полімер, що працює за принципом венериної мухоловки Варто тільки комасі торкнутися мисливського листа хижого рослини Венериній мухоловки, як форма листа негайно починає змінюватися, і комаха опиняється в смертельній пастці. Альфреду Кросбі (Alfred Crosby) і його колегам з Амхерстского університету (штат Массачусетс) вдалося створити полімерний матеріал, який в стані так само реагувати на найменші зміни тиску, температури, або під впливом електричного струму. Поверхня цього матеріалу покривають мікроскопічні, заповнені повітрям лінзи, які можуть дуже швидко змінювати свою кривизну (ставати опуклими або увігнутими) при зміні тиску, температури, або під впливом струму. Розмір цих мікролінз варіюється від 50 мкм до 500 мкм. Чим менше самі лінзи і відстань між ними, тим з більшою швидкістю матеріал реагує на зовнішні зміни. МакГі каже, що особливістю даного матеріалу є те, що він створений на стику мікро- і нанотехнологій.
Відео: Дика природа. Анди. Екватор. Світ тварин. Документальний фільм
Універсальне захисне покриття, що імітує захисне покриття біссусной залози мідій Мідії, як і багато інших двостулкові молюски, вміють намертво прикріплятися до самих різних поверхнями за допомогою особливих, надміцних білкових ниток - так званого біссуса. Зовнішній захисний шар біссусной залози являє собою універсальний, надзвичайно міцний і в той же час неймовірно еластичний матеріал. Професор органічної хімії Герберт Уейт (Herbert Waite) з Каліфорнійського університету дуже довго займався дослідженням мідій, і йому вдалося відтворити матеріал, структура якого дуже схожа на матеріал, що виробляється мідіями. МакГі каже, що Герберту Уейт вдалося відкрити ціле поле для нових досліджень, і що його робота вже допомогла іншій групі вчених створити технологію PureBond для обробки поверхонь дерев`яних панелей без застосування формальдегіду та інших високотоксичних речовин.
Антибактеріальні поверхні, що працюють за принципом акулячої шкіри акули шкіра має зовсім унікальну властивість - на ній не розмножуються бактерії, і при цьому вона не покрита ніякої бактерицидної мастилом. Іншими словами - шкіра не вбиває бактерії, їх на ній просто немає. Секрет криється в особливому малюнку, який утворюють дрібні лусочки акулячої шкіри. З`єднуючись один з одним, ці лусочки утворюють особливий ромбоподібний узор. Ось цей візерунок і відтворюється на захисній антибактеріальної плівці Sharklet. МакГі вважає, що застосування цієї технології справді безмежний. Дійсно, нанесення подібної текстури, що не дає розмножуватися бактеріям, на поверхні предметів в лікарнях і місцях громадського користування дозволяє позбутися від бактерій на 80%. При цьому бактерії не знищуються, а, отже, вони не можуть придбати резистентність, як у випадку з антибіотиками. Технологія Sharklet - це перша в світі технологія, переважна зростання бактерій без використання токсичних речовин.
