Penemuan yang terinspirasi oleh alam

Ilmu biomimetika sekarang berada pada tahap awal pengembangan. Biomimetik adalah pencarian dan peminjaman berbagai ide dari alam dan penggunaannya untuk memecahkan masalah yang dihadapi umat manusia. Orisinalitas, keanehan, akurasi sempurna dan penghematan sumber daya, di mana alam memecahkan masalahnya, tidak bisa tidak menyenangkan dan menyebabkan keinginan untuk menyalin proses, zat, dan struktur yang menakjubkan ini sampai batas tertentu. Istilah biomimetika diciptakan pada tahun 1958 oleh ilmuwan Amerika Jack E. Steele. Dan kata "bionics" mulai digunakan secara umum pada tahun 70-an abad terakhir, ketika serial "The Six Million Dollar Man" dan "The Biotic Woman" muncul di televisi. Tim McGee memperingatkan bahwa biometrik tidak boleh langsung dikacaukan dengan pemodelan bioinspired karena, tidak seperti biomimetik, pemodelan bioinspired tidak menekankan penggunaan sumber daya yang ekonomis. Di bawah ini adalah contoh pencapaian biomimetik, di mana perbedaan ini paling menonjol. Saat membuat bahan biomedis polimer, prinsip pengoperasian cangkang holothurian (teripang) digunakan. Teripang memiliki sifat yang unik – mereka dapat mengubah kekerasan kolagen yang membentuk lapisan luar tubuh mereka. Ketika teripang merasakan bahaya, ia berulang kali meningkatkan kekakuan kulitnya, seolah-olah tercabik-cabik. Sebaliknya, jika dia perlu masuk ke celah sempit, dia bisa melemahkan elemen-elemen kulitnya sehingga praktis berubah menjadi jeli cair. Sekelompok ilmuwan dari Case Western Reserve berhasil membuat bahan berdasarkan serat selulosa dengan sifat serupa: dengan adanya air, bahan ini menjadi plastik, dan ketika menguap, ia membeku lagi. Para ilmuwan percaya bahwa bahan tersebut paling cocok untuk produksi elektroda intraserebral, yang digunakan, khususnya, pada penyakit Parkinson. Saat ditanamkan ke otak, elektroda yang terbuat dari bahan tersebut akan menjadi plastik dan tidak akan merusak jaringan otak. Perusahaan pengemasan AS, Ecovative Design, telah menciptakan sekelompok bahan terbarukan dan biodegradable yang dapat digunakan untuk isolasi termal, pengemasan, furnitur, dan casing komputer. McGee bahkan sudah memiliki mainan yang terbuat dari bahan ini. Untuk produksi bahan-bahan ini, sekam padi, soba dan kapas digunakan, di mana jamur Pleurotus ostreatus (jamur tiram) tumbuh. Campuran yang mengandung sel jamur tiram dan hidrogen peroksida ditempatkan dalam cetakan khusus dan disimpan di tempat gelap sehingga produk mengeras di bawah pengaruh miselium jamur. Produk kemudian dikeringkan untuk menghentikan pertumbuhan jamur dan mencegah alergi selama penggunaan produk. Angela Belcher dan timnya telah membuat baterai novub yang menggunakan virus bakteriofag M13 yang dimodifikasi. Ia mampu menempelkan dirinya pada bahan anorganik seperti emas dan kobalt oksida. Sebagai hasil dari perakitan virus sendiri, kawat nano yang agak panjang dapat diperoleh. Kelompok Bletcher mampu merakit banyak dari kawat nano ini, menghasilkan dasar baterai yang sangat kuat dan sangat kompak. Pada tahun 2009, para ilmuwan mendemonstrasikan kemungkinan menggunakan virus yang dimodifikasi secara genetik untuk membuat anoda dan katoda baterai lithium-ion. Australia telah mengembangkan sistem pengolahan air limbah Biolyticx terbaru. Sistem filter ini dapat dengan sangat cepat mengubah limbah dan sisa makanan menjadi air berkualitas yang dapat digunakan untuk irigasi. Dalam sistem Biolyticx, cacing dan organisme tanah melakukan semua pekerjaan. Menggunakan sistem Biolytix mengurangi konsumsi energi hingga hampir 90% dan bekerja hampir 10 kali lebih efisien daripada sistem pembersihan konvensional. Arsitek muda Australia Thomas Herzig percaya ada peluang besar untuk arsitektur tiup. Menurutnya, struktur tiup jauh lebih efisien daripada yang tradisional, karena ringan dan konsumsi bahan minimal. Alasannya terletak pada kenyataan bahwa gaya tarik hanya bekerja pada membran fleksibel, sedangkan gaya tekan ditentang oleh media elastis lain - udara, yang ada di mana-mana dan benar-benar bebas. Berkat efek ini, alam telah menggunakan struktur serupa selama jutaan tahun: setiap makhluk hidup terdiri dari sel. Gagasan merakit struktur arsitektur dari modul pneumocell yang terbuat dari PVC didasarkan pada prinsip-prinsip membangun struktur seluler biologis. Sel-sel, yang dipatenkan oleh Thomas Herzog, berbiaya sangat rendah dan memungkinkan Anda membuat kombinasi dalam jumlah yang hampir tidak terbatas. Dalam hal ini, kerusakan pada satu atau bahkan beberapa sel pneumo tidak akan menyebabkan kehancuran seluruh struktur. Prinsip operasi yang digunakan oleh Calera Corporation sebagian besar meniru pembuatan semen alami, yang digunakan karang selama hidup mereka untuk mengekstrak kalsium dan magnesium dari air laut untuk mensintesis karbonat pada suhu dan tekanan normal. Dan dalam pembuatan semen Calera, karbon dioksida pertama diubah menjadi asam karbonat, dari mana karbonat kemudian diperoleh. McGee mengatakan bahwa dengan metode ini, untuk menghasilkan satu ton semen, perlu untuk memperbaiki jumlah karbon dioksida yang sama. Produksi semen dengan cara tradisional menyebabkan polusi karbon dioksida, tetapi teknologi revolusioner ini, sebaliknya, mengambil karbon dioksida dari lingkungan. Perusahaan Amerika Novomer, yang mengembangkan bahan sintetis ramah lingkungan baru, telah menciptakan teknologi untuk memproduksi plastik, di mana karbon dioksida dan karbon monoksida digunakan sebagai bahan baku utama. McGee menekankan nilai teknologi ini, karena pelepasan gas rumah kaca dan gas beracun lainnya ke atmosfer adalah salah satu masalah utama dunia modern. Dalam teknologi plastik Novomer, polimer dan plastik baru dapat mengandung hingga 50% karbon dioksida dan karbon monoksida, dan produksi bahan-bahan ini membutuhkan energi yang jauh lebih sedikit. Produksi tersebut akan membantu untuk mengikat sejumlah besar gas rumah kaca, dan bahan-bahan ini sendiri menjadi biodegradable. Segera setelah serangga menyentuh daun perangkap tanaman penangkap lalat Venus karnivora, bentuk daun segera mulai berubah, dan serangga menemukan dirinya dalam perangkap kematian. Alfred Crosby dan rekan-rekannya dari Universitas Amherst (Massachusetts) berhasil menciptakan bahan polimer yang mampu bereaksi dengan cara yang mirip dengan perubahan sekecil apa pun pada tekanan, suhu, atau di bawah pengaruh arus listrik. Permukaan bahan ini ditutupi dengan lensa mikroskopis berisi udara yang dapat dengan cepat mengubah kelengkungannya (menjadi cembung atau cekung) dengan perubahan tekanan, suhu, atau di bawah pengaruh arus. Ukuran lensa mikro ini bervariasi dari 50 m hingga 500 m. Semakin kecil lensa itu sendiri dan jarak di antara mereka, semakin cepat bahan bereaksi terhadap perubahan eksternal. McGee mengatakan bahwa apa yang membuat bahan ini istimewa adalah bahwa ia dibuat di persimpangan mikro dan nanoteknologi. Kerang, seperti banyak moluska bivalvia lainnya, mampu menempel kuat pada berbagai permukaan dengan bantuan filamen protein tugas berat khusus – yang disebut byssus. Lapisan pelindung luar dari kelenjar byssal adalah bahan yang serbaguna, sangat tahan lama dan pada saat yang sama sangat elastis. Profesor Kimia Organik Herbert Waite dari University of California telah meneliti kerang untuk waktu yang sangat lama, dan dia berhasil menciptakan kembali bahan yang strukturnya sangat mirip dengan bahan yang dihasilkan oleh kerang. McGee mengatakan bahwa Herbert Waite telah membuka bidang penelitian yang sama sekali baru, dan bahwa karyanya telah membantu sekelompok ilmuwan lain menciptakan teknologi PureBond untuk merawat permukaan panel kayu tanpa menggunakan formaldehida dan zat sangat beracun lainnya. Kulit hiu memiliki sifat yang benar-benar unik – bakteri tidak berkembang biak di atasnya, dan pada saat yang sama tidak dilapisi dengan pelumas bakterisida apa pun. Dengan kata lain, kulit tidak membunuh bakteri, mereka tidak ada di atasnya. Rahasianya terletak pada pola khusus, yang dibentuk oleh sisik terkecil dari kulit hiu. Menghubungkan satu sama lain, sisik-sisik ini membentuk pola berbentuk berlian khusus. Pola ini direproduksi pada film antibakteri pelindung Sharklet. McGee percaya bahwa penerapan teknologi ini benar-benar tidak terbatas. Memang, penerapan tekstur yang tidak memungkinkan bakteri berkembang biak di permukaan benda di rumah sakit dan tempat umum dapat menghilangkan bakteri hingga 80%. Dalam hal ini, bakteri tidak dihancurkan, dan oleh karena itu, mereka tidak dapat memperoleh resistensi, seperti halnya dengan antibiotik. Sharklet Technology adalah teknologi pertama di dunia untuk menghambat pertumbuhan bakteri tanpa menggunakan zat beracun. menurut bigpikture.ru