Вынаходкі, натхнёныя прыродай

Зараз біяміметыка знаходзіцца на ранняй стадыі развіцця. Біяміметыка з’яўляецца пошук і запазычванне розных ідэй у прыроды і іх выкарыстанне для вырашэння праблем, якія стаяць перад чалавецтвам. Арыгінальнасць, незвычайнасць, бездакорная дакладнасць і эканомія рэсурсаў, з дапамогай якіх прырода вырашае свае задачы, проста не могуць не радаваць і выклікаць жаданне ў той ці іншай ступені скапіяваць гэтыя дзіўныя працэсы, рэчывы і структуры. Тэрмін біяміметыка быў уведзены ў 1958 годзе амерыканскім навукоўцам Джэкам Э. Стылам. А ва ўжытак слова «біёніка» ўвайшло ў 70-х гадах мінулага стагоддзя, калі на тэлебачанні з'явіліся серыялы «Чалавек за шэсць мільёнаў даляраў» і «Біятычная жанчына». Цім МакГі папярэджвае, што біяметрыю не варта блытаць непасрэдна з мадэляваннем па біяінспірацыі, таму што, у адрозненне ад біяміметыкі, мадэляванне па біяінспірацыі не падкрэслівае эканамічнае выкарыстанне рэсурсаў. Ніжэй прыводзяцца прыклады дасягненняў біяміметыкі, дзе гэтыя адрозненні найбольш выяўленыя. Пры стварэнні палімерных медыка-біялагічных матэрыялаў выкарыстоўваўся прынцып дзеяння ракавіны галатуріі (марскога агурка). У марскіх агуркоў ёсць унікальная асаблівасць - яны могуць змяняць цвёрдасць калагена, які ўтварае вонкавае пакрыццё іх цела. Калі марскі агурок адчувае небяспеку, ён шматкроць павялічвае цвёрдасць сваёй скуркі, нібы разарваны шкарлупінай. Наадварот, калі яму трэба праціснуцца ў вузкую шчыліну, ён можа так расслабіцца паміж элементамі сваёй скуры, што яна практычна ператворыцца ў вадкае жэле. Групе навукоўцаў з Case Western Reserve ўдалося стварыць матэрыял на аснове цэлюлозных валокнаў з аналагічнымі ўласцівасцямі: у прысутнасці вады гэты матэрыял становіцца пластычным, а пры выпарэнні зноў застывае. Навукоўцы лічаць, што такі матэрыял найбольш прыдатны для вырабу Унутрымазгавое электродаў, якія выкарыстоўваюцца, у прыватнасці, пры хваробы Паркінсана. Пры імплантацыі ў мозг электроды з такога матэрыялу стануць пластычнымі і не пашкодзяць мазгавую тканіну. Амерыканская ўпаковачная кампанія Ecovative Design стварыла групу аднаўляльных і біяраскладальных матэрыялаў, якія можна выкарыстоўваць для цеплаізаляцыі, упакоўкі, мэблі і камп'ютэрных корпусаў. У McGee нават ужо ёсць цацка з гэтага матэрыялу. Для вытворчасці гэтых матэрыялаў выкарыстоўваецца шалупіна рысу, грэчкі і бавоўны, на якой вырошчваецца грыб Pleurotus ostreatus (вешанка). Сумесь з клеткамі вешанкі і перакісам вадароду змяшчаюць у спецыяльныя формы і вытрымліваюць у цемры, каб прадукт застыў пад уздзеяннем грыбнага міцэліем. Затым прадукт сушаць, каб спыніць рост грыбка і прадухіліць алергію падчас выкарыстання прадукту. Анджэла Белчэр і яе каманда стварылі батарэю Novub, якая выкарыстоўвае мадыфікаваны вірус бактэрыяфага M13. Ён здольны прымацоўвацца да неарганічных матэрыялаў, такіх як золата і аксід кобальту. У выніку самазборкі віруса можна атрымаць даволі доўгія нанаправады. Група Блетчэра змагла сабраць шмат такіх нанаправадоў, у выніку чаго была створана вельмі магутная і надзвычай кампактная батарэя. У 2009 годзе навукоўцы прадэманстравалі магчымасць выкарыстання генетычна мадыфікаванага віруса для стварэння анода і катода літый-іённага акумулятара. Аўстралія распрацавала найноўшую сістэму ачысткі сцёкавых вод Biolytix. Гэтая сістэма фільтраў можа вельмі хутка ператварыць сцёкавыя вады і харчовыя адходы ў якасную ваду, якую можна выкарыстоўваць для паліву. У сістэме Biolytix усю працу выконваюць чарвякі і глебавыя арганізмы. Выкарыстанне сістэмы Biolytix зніжае спажыванне энергіі амаль на 90% і працуе амаль у 10 разоў больш эфектыўна, чым звычайныя ачышчальныя сістэмы. Малады аўстралійскі архітэктар Томас Херцыг лічыць, што для надзіманай архітэктуры ёсць велізарныя магчымасці. На яго думку, надзіманыя канструкцыі значна больш эфектыўныя, чым традыцыйныя, дзякуючы сваёй лёгкасці і мінімальнай матэрыялаёмістасці. Прычына крыецца ў тым, што сіла расцяжэння дзейнічае толькі на гнуткую мембрану, а сіле сціску супрацьстаіць іншая пругкая асяроддзе - паветра, які прысутнічае ўсюды і цалкам свабодны. Дзякуючы гэтаму эфекту прырода мільёны гадоў выкарыстоўвае падобныя структуры: кожная жывая істота складаецца з клетак. Ідэя зборкі архітэктурных канструкцый з пневмоэлементов з ПВХ грунтуецца на прынцыпах пабудовы біялагічных ячэістых структур. Ячэйкі, запатэнтаваныя Томасам Герцагам, адрозніваюцца надзвычай нізкай коштам і дазваляюць ствараць практычна неабмежаваную колькасць камбінацый. У гэтым выпадку пашкоджанне аднаго або нават некалькіх пневмоэлементов не пацягне за сабой разбурэння ўсёй канструкцыі. Прынцып працы, які выкарыстоўваецца карпарацыяй Calera, у значнай ступені імітуе стварэнне натуральнага цэменту, які каралы выкарыстоўваюць падчас свайго жыцця для здабывання кальцыя і магнію з марской вады з мэтай сінтэзу карбанатаў пры нармальных тэмпературах і цісках. А пры стварэнні цэменту Calera вуглякіслы газ спачатку ператвараецца ў вугальную кіслату, з якой потым атрымліваюцца карбанаты. МакГі кажа, што пры такім метадзе для вытворчасці адной тоны цэменту неабходна зафіксаваць прыкладна столькі ж вуглякіслага газу. Вытворчасць цэменту традыцыйным спосабам прыводзіць да забруджвання вуглякіслым газам, але гэтая рэвалюцыйная тэхналогія, наадварот, забірае вуглякіслы газ з навакольнага асяроддзя. Амерыканская кампанія Novomer, якая распрацоўвае новыя экалагічна чыстыя сінтэтычныя матэрыялы, стварыла тэхналогію вытворчасці пластмас, дзе ў якасці асноўнай сыравіны выкарыстоўваюцца вуглякіслы і угарны газ. МакГі падкрэслівае каштоўнасць гэтай тэхналогіі, бо выкід парніковых і іншых таксічных газаў у атмасферу з'яўляецца адной з галоўных праблем сучаснага свету. У пластмасавай тэхналогіі Novomer новыя палімеры і пластмасы могуць утрымліваць да 50% вуглякіслага і ўгарнага газу, а вытворчасць гэтых матэрыялаў патрабуе значна менш энергіі. Такая вытворчасць дапаможа звязаць значную колькасць парніковых газаў, а самі гэтыя матэрыялы стануць біяраскладальныя. Як толькі казурка дакранаецца да лоўчага ліста пажадлівай Венерынай валатка, форма ліста адразу ж пачынае мяняцца, і казурка аказваецца ў смяротнай пастцы. Альфрэду Кросбі і яго калегам з Універсітэта Амхерста (штат Масачусэтс) удалося стварыць палімерны матэрыял, які здольны падобным чынам рэагаваць на найменшыя змены ціску, тэмпературы або пад дзеяннем электрычнага току. Паверхня гэтага матэрыялу пакрыта мікраскапічнымі, запоўненымі паветрам лінзамі, якія могуць вельмі хутка мяняць сваю крывізну (стаць выпуклымі або ўвагнутымі) пры змене ціску, тэмпературы або пад дзеяннем току. Памер гэтых мікралінзаў вар'іруецца ад 50 мкм да 500 мкм. Чым менш самі лінзы і адлегласць паміж імі, тым хутчэй матэрыял рэагуе на знешнія змены. МакГі кажа, што асаблівасцю гэтага матэрыялу з'яўляецца тое, што ён створаны на стыку мікра- і нанатэхналогій. Мідыі, як і многія іншыя двухстворкавыя малюскі, здольныя трывала прымацоўвацца да розных паверхням з дапамогай спецыяльных звышмоцных бялковых нітак - так званага биссуса. Знешні ахоўны пласт биссальной залозы ўяўляе сабой універсальны, надзвычай трывалы і ў той жа час неверагодна эластычны матэрыял. Прафесар арганічнай хіміі Герберт Уэйт з Каліфарнійскага універсітэта вельмі доўга даследаваў мідыі, і яму ўдалося ўзнавіць матэрыял, структура якога вельмі падобная на матэрыял, які вырабляюць мідыі. МакГі кажа, што Герберт Уэйт адкрыў зусім новую вобласць даследаванняў, і што яго праца ўжо дапамагла іншай групе навукоўцаў стварыць тэхналогію PureBond для апрацоўкі паверхняў драўляных панэляў без выкарыстання фармальдэгіду і іншых высокатаксічных рэчываў. Скура акулы валодае цалкам унікальным уласцівасцю - на ёй не размнажаюцца бактэрыі, і пры гэтым яна не пакрыта якой-небудзь бактэрыцыднай змазкай. Іншымі словамі, скура не забівае бактэрыі, іх на ёй проста няма. Сакрэт крыецца ў асаблівым малюнку, які ўтвараюць драбнюткія лускавінкі скуры акулы. Злучаючыся адзін з адным, гэтыя лускавінкі ўтвараюць асаблівы ромбападобны ўзор. Гэты ўзор прайграны на ахоўнай антыбактэрыйнай плёнцы Sharklet. МакГі лічыць, што прымяненне гэтай тэхналогіі сапраўды бязмежна. Сапраўды, прымяненне такой фактуры, якая не дазваляе бактэрыям размнажацца на паверхні прадметаў у бальніцах і грамадскіх месцах, дазваляе пазбавіць ад бактэрый на 80%. Пры гэтым бактэрыі не знішчаюцца, а значыць, не могуць набыць рэзістэнтнасць, як у выпадку з антыбіётыкамі. Тэхналогія Sharklet - гэта першая ў свеце тэхналогія інгібіравання росту бактэрый без выкарыстання таксічных рэчываў. паводле bigpikture.ru