Табиғат шабыттандырған өнертабыстар

Биомиметика ғылымы қазір дамудың бастапқы кезеңінде. Биомиметика табиғаттан алуан түрлі идеяларды іздеу және алу және оларды адамзат алдында тұрған мәселелерді шешуге пайдалану. Табиғат өз мәселелерін шешетін ерекшелік, ерекшелік, мінсіз дәлдік және ресурстардың үнемділігі осы таңғажайып процестерді, заттар мен құрылымдарды белгілі бір дәрежеде көшіруге деген құлшынысын туғызбайды. Биомиметика терминін 1958 жылы американдық ғалым Джек Э.Стил енгізген. Ал «бионика» сөзі өткен ғасырдың 70-ші жылдары теледидарда «Алты миллион долларлық адам» және «Биотикалық әйел» сериялары пайда болған кезде жалпы қолданысқа енді. Тим МакГи биометрияны биошабытталған модельдеумен тікелей шатастыруға болмайтынын ескертеді, өйткені биомиметикадан айырмашылығы, биошабытталған модельдеу ресурстарды үнемді пайдалануға ерекше мән бермейді. Төменде биомиметика жетістіктерінің мысалдары келтірілген, онда бұл айырмашылықтар ең айқын көрінеді. Полимерлі биомедициналық материалдарды жасау кезінде голотуриялық қабықтың (теңіз қияры) жұмыс істеу принципі пайдаланылды. Теңіз қиярының ерекше қасиеті бар - олар дененің сыртқы қабығын құрайтын коллагеннің қаттылығын өзгерте алады. Теңіз қияры қауіпті сезгенде, қабығы жыртылғандай, қабығының қаттылығын қайта-қайта арттырады. Керісінше, егер ол тар саңылауға сығу керек болса, ол терінің элементтері арасында соншалықты әлсірейді, ол іс жүзінде сұйық желеге айналады. Case Western Reserve ғалымдарының тобы ұқсас қасиеттері бар целлюлоза талшықтары негізінде материал жасай алды: судың қатысуымен бұл материал пластикке айналады, ал буланған кезде ол қайтадан қатып қалады. Ғалымдар мұндай материалды, атап айтқанда, Паркинсон ауруында қолданылатын интрацеребральды электродтарды өндіру үшін ең қолайлы деп санайды. Миға имплантацияланған кезде мұндай материалдан жасалған электродтар пластикке айналады және ми тінін зақымдамайды. АҚШ-тың Ecovative Design орау компаниясы жылу оқшаулау, орау, жиһаз және компьютерлік қораптар үшін пайдалануға болатын жаңартылатын және биоыдырайтын материалдар тобын жасады. МакГиде тіпті осы материалдан жасалған ойыншық бар. Бұл материалдарды өндіру үшін күріштің, қарақұмықтың және мақтаның қабығы пайдаланылады, оларда Pleurotus ostreatus (устрица саңырауқұлақ) саңырауқұлағы өсіріледі. Устрица саңырауқұлақ жасушалары мен сутегі асқын тотығы бар қоспаны арнайы қалыптарға салып, саңырауқұлақ мицелийінің әсерінен өнім қатып қалуы үшін қараңғы жерде ұсталады. Содан кейін саңырауқұлақтың өсуін тоқтату және өнімді пайдалану кезінде аллергияны болдырмау үшін өнім кептіріледі. Ангела Бельчер және оның командасы өзгертілген M13 бактериофаг вирусын қолданатын новуб батареясын жасады. Ол алтын және кобальт оксиді сияқты бейорганикалық материалдарға жабыса алады. Вирустың өздігінен жиналуы нәтижесінде біршама ұзын нано сымдарды алуға болады. Блетчер тобы осы наноөткізгіштердің көпшілігін жинай алды, нәтижесінде өте қуатты және өте ықшам батареяның негізі болды. 2009 жылы ғалымдар литий-ионды аккумулятордың анодын және катодын жасау үшін генетикалық түрлендірілген вирусты қолдану мүмкіндігін көрсетті. Австралия ең соңғы Biolytix ағынды суларды тазарту жүйесін әзірледі. Бұл сүзгі жүйесі ағынды суларды және тамақ қалдықтарын суару үшін пайдалануға болатын сапалы суға өте жылдам айналдыра алады. Biolytix жүйесінде құрттар мен топырақ ағзалары барлық жұмысты атқарады. Biolytix жүйесін пайдалану қуат тұтынуды 90% дерлік азайтады және әдеттегі тазалау жүйелеріне қарағанда 10 есе дерлік тиімдірек жұмыс істейді. Жас австралиялық сәулетші Томас Герциг үрлемелі сәулет өнерінің үлкен мүмкіндіктері бар деп санайды. Оның пікірінше, үрлемелі құрылымдар жеңілдігі мен материалды аз тұтынуына байланысты дәстүрлі құрылымдарға қарағанда әлдеқайда тиімді. Мұның себебі, созылу күші тек икемді мембранаға әсер етеді, ал қысу күшіне басқа серпімді орта - барлық жерде және толығымен бос болатын ауа қарсы тұрады. Осы әсердің арқасында табиғат миллиондаған жылдар бойы ұқсас құрылымдарды пайдаланып келеді: әрбір тірі организм жасушалардан тұрады. ПВХ-дан жасалған пневмокелла модульдерінен архитектуралық құрылымдарды құрастыру идеясы биологиялық жасушалық құрылымдарды құру принциптеріне негізделген. Томас Герцог патенттеген ұяшықтардың құны өте төмен және комбинациялардың шексіз санын жасауға мүмкіндік береді. Бұл жағдайда бір немесе тіпті бірнеше пневмоцелкалардың зақымдануы бүкіл құрылымның бұзылуына әкелмейді. Calera корпорациясы қолданатын жұмыс принципі негізінен табиғи цементті құруға ұқсайды, маржандар қалыпты температура мен қысымда карбонаттарды синтездеу үшін теңіз суынан кальций мен магний алу үшін өмір бойы қолданатын. Ал Калера цементін жасауда көмірқышқыл газы алдымен көмір қышқылына айналады, одан кейін карбонаттар алынады. МакГи бұл әдіспен бір тонна цемент өндіру үшін шамамен бірдей мөлшерде көмірқышқыл газын бекіту керек екенін айтады. Дәстүрлі жолмен цемент өндіру көмірқышқыл газының ластануына әкеледі, бірақ бұл революциялық технология, керісінше, қоршаған ортадан көмірқышқыл газын алады. Жаңа экологиялық таза синтетикалық материалдарды жасаумен айналысатын америкалық «Новомер» компаниясы негізгі шикізат ретінде көмірқышқыл газы мен көміртегі тотығы қолданылатын пластмасса өндіру технологиясын жасады. МакГи бұл технологияның құндылығын атап көрсетеді, өйткені атмосфераға парниктік газдар мен басқа да улы газдар шығару қазіргі әлемнің басты мәселелерінің бірі болып табылады. Новомердің пластмасса технологиясында жаңа полимерлер мен пластмассалар құрамында 50%-ға дейін көмірқышқыл газы мен көміртегі тотығы болуы мүмкін және бұл материалдарды өндіру айтарлықтай аз энергияны қажет етеді. Мұндай өндіріс парниктік газдардың едәуір мөлшерін байланыстыруға көмектеседі, ал бұл материалдардың өзі биологиялық ыдырайтын болады. Жыртқыш Венера шыбын аулағыш өсімдігінің ұстайтын жапырағына жәндік тиген бойда жапырақтың пішіні бірден өзгере бастайды да, жәндік өлім тұзағына түседі. Альфред Кросби және оның Амхерст университетіндегі (Массачусетс) әріптестері қысымның, температураның немесе электр тогының әсерінен аздаған өзгерістерге бірдей әрекет ете алатын полимерлі материал жасай алды. Бұл материалдың беті қысымның, температураның немесе токтың әсерінен олардың қисаюын (дөңес немесе ойыс болып) тез өзгерте алатын микроскопиялық, ауа толтырылған линзалармен жабылған. Бұл микролинзалардың өлшемі 50 мкм-ден 500 мкм-ге дейін өзгереді. Линзаның өзі және олардың арасындағы қашықтық неғұрлым аз болса, материал сыртқы өзгерістерге соғұрлым тезірек әрекет етеді. МакГи бұл материалды ерекше ететін оның микро- және нанотехнологиялардың қиылысында жасалғандығын айтады. Мидиялар, көптеген басқа қосжақпалы моллюскалар сияқты, арнайы, ауыр салмақты ақуыз жіптерінің көмегімен әртүрлі беттерге мықтап жабыса алады - byssus деп аталады. Биссал безінің сыртқы қорғаныс қабаты - бұл әмбебап, өте берік және сонымен бірге керемет серпімді материал. Калифорния университетінің органикалық химия профессоры Герберт Уэйт мидияларды өте ұзақ уақыт бойы зерттеп келеді және ол құрылымы мидиялар шығаратын материалға өте ұқсас материалды қайта жасай алды. МакГи Герберт Уэйттің жаңа зерттеу саласын ашқанын және оның жұмысының басқа ғалымдар тобына формальдегид пен басқа да өте улы заттарды қолданбай ағаш панельдердің беттерін өңдеуге арналған PureBond технологиясын жасауға көмектескенін айтады. Акуланың терісі мүлдем бірегей қасиетке ие - онда бактериялар көбеймейді, сонымен бірге ол ешқандай бактерицидтік майлаумен жабылмайды. Басқаша айтқанда, тері бактерияларды өлтірмейді, олар оның үстінде болмайды. Құпия ерекше үлгіде жатыр, ол акула терісінің ең кішкентай таразыларынан құралады. Бір-бірімен байланысқан бұл таразылар гауһар тәрізді ерекше үлгіні құрайды. Бұл үлгі Sharklet қорғаныс бактерияға қарсы пленкасында көрсетілген. МакГи бұл технологияны қолдану шынымен шексіз деп санайды. Шынында да, ауруханалар мен қоғамдық орындардағы заттардың бетінде бактериялардың көбеюіне жол бермейтін мұндай құрылымды қолдану бактериялардан 80% құтылуға болады. Бұл жағдайда бактериялар жойылмайды, сондықтан олар антибиотиктердегідей төзімділікке ие бола алмайды. Sharklet Technology — улы заттарды қолданбай-ақ бактериялардың өсуін тежейтін әлемдегі алғашқы технология. bigpikture.ru сайтына сілтеме жасап