Uvumbuzi ulioongozwa na asili

Sayansi ya biomimetics sasa iko katika hatua ya awali ya maendeleo. Biomimetiki ni utafutaji na kuazima mawazo mbalimbali kutoka kwa maumbile na matumizi yake kutatua matatizo yanayowakabili wanadamu. Asili, hali isiyo ya kawaida, usahihi kamili na uchumi wa rasilimali, ambayo asili hutatua shida zake, haiwezi lakini kufurahisha na kusababisha hamu ya kunakili michakato hii ya kushangaza, vitu na miundo kwa kiwango fulani. Neno biomimetics lilianzishwa mwaka wa 1958 na mwanasayansi wa Marekani Jack E. Steele. Na neno "bionics" lilikuja kutumika kwa jumla katika miaka ya 70 ya karne iliyopita, wakati safu ya "Mwanaume wa Dola Milioni Sita" na "Mwanamke wa Biotic" ilionekana kwenye runinga. Tim McGee anaonya kwamba bayometriki hazipaswi kuchanganyikiwa moja kwa moja na uundaji wa bioinspired kwa sababu, tofauti na biomimetics, uundaji wa bioinspired hausisitizi matumizi ya kiuchumi ya rasilimali. Ifuatayo ni mifano ya mafanikio ya biomimetics, ambapo tofauti hizi hutamkwa zaidi. Wakati wa kuunda vifaa vya biomedical ya polymeric, kanuni ya uendeshaji wa shell ya holothurian (tango ya bahari) ilitumiwa. Matango ya bahari yana sifa ya pekee - yanaweza kubadilisha ugumu wa collagen ambayo huunda kifuniko cha nje cha mwili wao. Tango la bahari linapohisi hatari, mara kwa mara huongeza ugumu wa ngozi yake, kana kwamba imechanwa na ganda. Kinyume chake, ikiwa anahitaji kufinya kwenye pengo nyembamba, anaweza kudhoofisha kati ya vipengele vya ngozi yake kwamba inageuka kuwa jelly ya kioevu. Kikundi cha wanasayansi kutoka Case Western Reserve kiliweza kuunda nyenzo kulingana na nyuzi za selulosi na mali sawa: mbele ya maji, nyenzo hii inakuwa plastiki, na inapopuka, inaimarisha tena. Wanasayansi wanaamini kwamba nyenzo hizo zinafaa zaidi kwa ajili ya uzalishaji wa electrodes ya intracerebral, ambayo hutumiwa, hasa, katika ugonjwa wa Parkinson. Inapowekwa kwenye ubongo, elektroni zilizotengenezwa kwa nyenzo kama hizo zitakuwa plastiki na hazitaharibu tishu za ubongo. Kampuni ya Ufungaji ya Ecovative Design ya Marekani imeunda kundi la vifaa vinavyoweza kurejeshwa na vinavyoweza kuharibika ambavyo vinaweza kutumika kwa insulation ya mafuta, ufungaji, samani na kesi za kompyuta. McGee hata tayari ana toy iliyotengenezwa kutoka kwa nyenzo hii. Kwa ajili ya uzalishaji wa nyenzo hizi, husks ya mchele, buckwheat na pamba hutumiwa, ambayo fungus Pleurotus ostreatus (uyoga wa oyster) hupandwa. Mchanganyiko unao na seli za uyoga wa oyster na peroxide ya hidrojeni huwekwa kwenye molds maalum na kuwekwa kwenye giza ili bidhaa iwe ngumu chini ya ushawishi wa mycelium ya uyoga. Bidhaa hiyo hukaushwa ili kuzuia ukuaji wa Kuvu na kuzuia mzio wakati wa matumizi ya bidhaa. Angela Belcher na timu yake wameunda betri ya novub inayotumia virusi vya bakteria vya M13 vilivyorekebishwa. Inaweza kushikamana na vifaa vya isokaboni kama vile dhahabu na oksidi ya cobalt. Kama matokeo ya kujipanga kwa virusi, nanowires ndefu zinaweza kupatikana. Kikundi cha Bletcher kiliweza kuunganisha nyingi za nanowires hizi, na kusababisha msingi wa betri yenye nguvu sana na iliyoshikana sana. Mnamo 2009, wanasayansi walionyesha uwezekano wa kutumia virusi vilivyobadilishwa vinasaba kuunda anode na cathode ya betri ya lithiamu-ion. Australia imeunda mfumo wa hivi punde zaidi wa matibabu ya maji machafu ya Biolytix. Mfumo huu wa chujio unaweza haraka sana kugeuza maji taka na taka ya chakula kuwa maji bora ambayo yanaweza kutumika kwa umwagiliaji. Katika mfumo wa Biolytix, minyoo na viumbe vya udongo hufanya kazi yote. Kutumia mfumo wa Biolytix hupunguza matumizi ya nishati kwa karibu 90% na hufanya kazi kwa ufanisi karibu mara 10 kuliko mifumo ya kawaida ya kusafisha. Mbunifu mchanga wa Australia Thomas Herzig anaamini kuwa kuna fursa kubwa za usanifu wa inflatable. Kwa maoni yake, miundo ya inflatable ni bora zaidi kuliko ya jadi, kwa sababu ya wepesi wao na matumizi madogo ya nyenzo. Sababu iko katika ukweli kwamba nguvu ya mvutano hufanya tu juu ya utando rahisi, wakati nguvu ya compressive inapingana na kati nyingine ya elastic - hewa, ambayo iko kila mahali na bure kabisa. Shukrani kwa athari hii, asili imekuwa ikitumia miundo sawa kwa mamilioni ya miaka: kila kiumbe hai kina seli. Wazo la kukusanya miundo ya usanifu kutoka kwa moduli za pneumocell zilizotengenezwa na PVC ni msingi wa kanuni za ujenzi wa miundo ya seli za kibaolojia. Seli, zilizo na hati miliki na Thomas Herzog, ni za gharama ya chini sana na hukuruhusu kuunda karibu idadi isiyo na kikomo ya mchanganyiko. Katika kesi hii, uharibifu wa pneumocell moja au hata kadhaa hautajumuisha uharibifu wa muundo mzima. Kanuni ya uendeshaji inayotumiwa na Shirika la Calera kwa kiasi kikubwa inaiga uundaji wa saruji asilia, ambayo matumbawe hutumia wakati wa maisha yao kutoa kalsiamu na magnesiamu kutoka kwa maji ya bahari ili kuunganisha carbonates katika joto la kawaida na shinikizo. Na katika kuundwa kwa saruji ya Calera, dioksidi kaboni hubadilishwa kwanza kuwa asidi ya kaboni, ambayo carbonates hupatikana. McGee anasema kuwa kwa njia hii, ili kuzalisha tani moja ya saruji, ni muhimu kurekebisha kuhusu kiasi sawa cha dioksidi kaboni. Uzalishaji wa saruji kwa njia ya jadi husababisha uchafuzi wa kaboni dioksidi, lakini teknolojia hii ya mapinduzi, kinyume chake, inachukua dioksidi kaboni kutoka kwa mazingira. Kampuni ya Amerika ya Novomer, ambayo hutengeneza vifaa vipya vya sintetiki ambavyo ni rafiki kwa mazingira, imeunda teknolojia ya kutengeneza plastiki, ambapo dioksidi kaboni na monoksidi ya kaboni hutumiwa kama malighafi kuu. McGee anasisitiza thamani ya teknolojia hii, kwani kutolewa kwa gesi chafu na gesi zingine zenye sumu kwenye angahewa ni moja ya shida kuu za ulimwengu wa kisasa. Katika teknolojia ya plastiki ya Novomer, polima mpya na plastiki zinaweza kuwa na hadi 50% ya dioksidi kaboni na monoksidi kaboni, na uzalishaji wa nyenzo hizi unahitaji nishati kidogo sana. Uzalishaji huo utasaidia kumfunga kiasi kikubwa cha gesi za chafu, na nyenzo hizi zenyewe zinaweza kuharibika. Mara tu mdudu anapogusa jani linalonasa la mmea unaokula nyama aina ya Venus flytrap, umbo la jani hilo huanza kubadilika mara moja, na mdudu huyo hujikuta kwenye mtego wa kifo. Alfred Crosby na wenzake kutoka Chuo Kikuu cha Amherst (Massachusetts) waliweza kuunda nyenzo za polymer ambazo zinaweza kuguswa kwa njia sawa na mabadiliko kidogo ya shinikizo, joto, au chini ya ushawishi wa sasa wa umeme. Uso wa nyenzo hii umefunikwa na lensi za microscopic, zilizojaa hewa ambazo zinaweza kubadilisha haraka curvature yao (kuwa convex au concave) na mabadiliko ya shinikizo, joto, au chini ya ushawishi wa sasa. Ukubwa wa lenzi hizi ndogo hutofautiana kutoka 50 µm hadi 500 µm. Lenses ndogo wenyewe na umbali kati yao, kwa kasi nyenzo humenyuka kwa mabadiliko ya nje. McGee anasema kwamba kinachofanya nyenzo hii kuwa maalum ni kwamba imeundwa kwenye makutano ya micro- na nanoteknolojia. Mussels, kama moluska wengine wengi wa bivalve, wanaweza kushikamana kwa uthabiti kwenye nyuso tofauti kwa usaidizi wa filaments maalum za protini - kinachojulikana kama byssus. Safu ya nje ya kinga ya tezi ya byssal ni nyenzo nyingi, za kudumu sana na wakati huo huo nyenzo za elastic. Profesa wa Kemia ya Kikaboni Herbert Waite wa Chuo Kikuu cha California amekuwa akitafiti kome kwa muda mrefu sana, na aliweza kuunda tena nyenzo ambayo muundo wake unafanana sana na nyenzo zinazozalishwa na kome. McGee anasema kwamba Herbert Waite amefungua uwanja mpya kabisa wa utafiti, na kwamba kazi yake tayari imesaidia kikundi kingine cha wanasayansi kuunda teknolojia ya PureBond ya kutibu nyuso za paneli za mbao bila kutumia formaldehyde na vitu vingine vya sumu kali. Ngozi ya papa ina mali ya kipekee kabisa - bakteria hazizidi juu yake, na wakati huo huo haijafunikwa na lubricant yoyote ya baktericidal. Kwa maneno mengine, ngozi haiui bakteria, haipo juu yake. Siri iko katika muundo maalum, ambao hutengenezwa na mizani ndogo zaidi ya ngozi ya papa. Kuunganisha kwa kila mmoja, mizani hii huunda muundo maalum wa umbo la almasi. Mchoro huu umetolewa tena kwenye filamu ya antibacterial ya kinga ya Sharklet. McGee anaamini kuwa utumiaji wa teknolojia hii hauna kikomo. Hakika, matumizi ya texture vile hairuhusu bakteria kuzidisha juu ya uso wa vitu katika hospitali na maeneo ya umma inaweza kuondokana na bakteria kwa 80%. Katika kesi hii, bakteria haziharibiwa, na, kwa hiyo, hawawezi kupata upinzani, kama ilivyo kwa antibiotics. Sharklet Technology ndiyo teknolojia ya kwanza duniani kuzuia ukuaji wa bakteria bila kutumia vitu vyenye sumu. kulingana na bigpikture.ru