Inventos inspirados na natureza

A ciencia da biomimética está agora nunha fase inicial de desenvolvemento. Biomimética é a procura e o préstamo de varias ideas da natureza e o seu uso para resolver os problemas aos que se enfronta a humanidade. A orixinalidade, a inusualidade, a precisión impecable e a economía de recursos, nos que a natureza resolve os seus problemas, simplemente non poden deixar de deleitarse e provocar o desexo de copiar ata certo punto estes sorprendentes procesos, substancias e estruturas. O termo biomimético foi acuñado en 1958 polo científico estadounidense Jack E. Steele. E a palabra "biónica" entrou en uso xeral nos anos 70 do século pasado, cando apareceron na televisión as series "The Six Million Dollar Man" e "The Biotic Woman". Tim McGee advirte que a biometría non debe confundirse directamente co modelado bioinspirado porque, a diferenza da biomimética, o modelado bioinspirado non enfatiza o uso económico dos recursos. A continuación móstranse exemplos dos logros da biomimética, onde estas diferenzas son máis pronunciadas. Ao crear materiais biomédicos poliméricos, utilizouse o principio de funcionamento da cuncha holoturiana (pepino de mar). Os pepinos de mar teñen un trazo único: poden cambiar a dureza do coláxeno que forma a cuberta exterior do seu corpo. Cando o pepino de mar percibe perigo, aumenta repetidamente a rixidez da súa pel, coma se fose rasgada por unha cuncha. Pola contra, se precisa espremer nunha brecha estreita, pode debilitarse tanto entre os elementos da súa pel que practicamente se converte nunha marmelada líquida. Un grupo de científicos de Case Western Reserve conseguiu crear un material a base de fibras de celulosa con propiedades similares: en presenza de auga, este material convértese en plástico, e cando se evapora volve solidificarse. Os científicos cren que este material é o máis adecuado para a produción de electrodos intracerebrais, que se usan, en particular, na enfermidade de Parkinson. Cando se implantan no cerebro, os electrodos feitos con tal material converteranse en plástico e non danarán o tecido cerebral. A empresa estadounidense de envases Ecovative Design creou un grupo de materiais renovables e biodegradables que se poden utilizar para illamento térmico, envases, mobles e estuches de ordenadores. McGee aínda ten un xoguete feito con este material. Para a produción destes materiais utilízanse cascas de arroz, trigo sarraceno e algodón, sobre as que se cultiva o fungo Pleurotus ostreatus (cogomelo ostra). Unha mestura que contén células de cogomelos e peróxido de hidróxeno colócase en moldes especiais e mantéñense na escuridade para que o produto se endureza baixo a influencia do micelio dos cogomelos. Despois, o produto seca para deter o crecemento do fungo e evitar alerxias durante o uso do produto. Angela Belcher e o seu equipo crearon unha batería novub que usa un virus bacteriófago M13 modificado. É capaz de unirse a materiais inorgánicos como o ouro e o óxido de cobalto. Como resultado da autoensamblaxe do virus, pódense obter nanocables bastante longos. O grupo de Bletcher foi capaz de ensamblar moitos destes nanocables, dando como resultado a base dunha batería moi potente e extremadamente compacta. En 2009, os científicos demostraron a posibilidade de utilizar un virus modificado xeneticamente para crear o ánodo e o cátodo dunha batería de ión-litio. Australia desenvolveu o último sistema de tratamento de augas residuais Biolytix. Este sistema de filtro pode converter moi rapidamente as augas residuais e os residuos de alimentos en auga de calidade que se pode utilizar para o rego. No sistema Biolytix, os vermes e os organismos do solo fan todo o traballo. O uso do sistema Biolytix reduce case un 90% o consumo de enerxía e funciona case 10 veces máis eficiente que os sistemas de limpeza convencionais. O mozo arquitecto australiano Thomas Herzig cre que hai enormes oportunidades para a arquitectura inchable. Na súa opinión, as estruturas inchables son moito máis eficientes que as tradicionais, pola súa lixeireza e o mínimo consumo de material. A razón reside no feito de que a forza de tracción actúa só sobre a membrana flexible, mentres que a forza de compresión é oposta por outro medio elástico: o aire, que está presente en todas partes e completamente libre. Grazas a este efecto, a natureza leva millóns de anos empregando estruturas similares: todo ser vivo está formado por células. A idea de montar estruturas arquitectónicas a partir de módulos de pneumocélula feitos de PVC baséase nos principios de construción de estruturas celulares biolóxicas. As celas, patentadas por Thomas Herzog, teñen un custo extremadamente baixo e permítenche crear un número case ilimitado de combinacións. Neste caso, o dano a unha ou incluso varias pneumocélulas non implicará a destrución de toda a estrutura. O principio de funcionamento utilizado pola Corporación Calera imita en gran medida a creación de cemento natural, que os corais usan durante a súa vida para extraer calcio e magnesio da auga do mar co fin de sintetizar carbonatos a temperaturas e presións normais. E na creación do cemento Calera, o dióxido de carbono convértese primeiro en ácido carbónico, do que despois se obteñen carbonatos. McGee di que con este método, para producir unha tonelada de cemento, é necesario fixar aproximadamente a mesma cantidade de dióxido de carbono. A produción de cemento de forma tradicional leva á contaminación por dióxido de carbono, pero esta tecnoloxía revolucionaria, pola contra, toma o dióxido de carbono do medio ambiente. A empresa estadounidense Novomer, que desenvolve novos materiais sintéticos respectuosos co medio ambiente, creou unha tecnoloxía para a produción de plásticos, onde o dióxido de carbono e o monóxido de carbono son as principais materias primas. McGee subliña o valor desta tecnoloxía, xa que a liberación de gases de efecto invernadoiro e outros gases tóxicos á atmosfera é un dos principais problemas do mundo moderno. Na tecnoloxía de plásticos de Novomer, os novos polímeros e plásticos poden conter ata un 50% de dióxido de carbono e monóxido de carbono, e a produción destes materiais require moito menos enerxía. Tal produción axudará a unir unha cantidade significativa de gases de efecto invernadoiro, e estes materiais se fan biodegradables. Tan pronto como un insecto toca a folla atrapadora dunha planta carnívora Venus atrapamoscas, a forma da folla inmediatamente comeza a cambiar e o insecto atópase nunha trampa mortal. Alfred Crosby e os seus colegas da Universidade de Amherst (Massachusetts) conseguiron crear un material polimérico que é capaz de reaccionar dun xeito similar aos máis mínimos cambios de presión, temperatura ou baixo a influencia dunha corrente eléctrica. A superficie deste material está cuberta con lentes microscópicas cheas de aire que poden cambiar moi rapidamente a súa curvatura (volverse convexa ou cóncava) con cambios de presión, temperatura ou baixo a influencia da corrente. O tamaño destas microlentes varía de 50 µm a 500 µm. Canto máis pequenas sexan as propias lentes e a distancia entre elas, máis rápido reaccionará o material aos cambios externos. McGee di que o que fai especial este material é que se crea na intersección da micro e nanotecnoloxía. Os mexillóns, como moitos outros moluscos bivalvos, son capaces de unirse firmemente a unha variedade de superficies coa axuda de filamentos proteicos especiais e resistentes, o chamado byssus. A capa protectora exterior da glándula bysal é un material versátil, extremadamente duradeiro e, ao mesmo tempo, incriblemente elástico. O catedrático de Química Orgánica Herbert Waite da Universidade de California leva moito tempo investigando sobre o mexillón, e conseguiu recrear un material cuxa estrutura é moi similar ao material producido polo mexillón. McGee di que Herbert Waite abriu un campo de investigación completamente novo e que o seu traballo xa axudou a outro grupo de científicos a crear tecnoloxía PureBond para tratar superficies de paneis de madeira sen o uso de formaldehido e outras substancias altamente tóxicas. A pel de tiburón ten unha propiedade completamente única: as bacterias non se multiplican nela e, ao mesmo tempo, non está cuberta con ningún lubricante bactericida. Noutras palabras, a pel non mata as bacterias, simplemente non existen nela. O segredo reside nun patrón especial, que está formado polas escamas máis pequenas de pel de quenlla. Conectando entre si, estas escalas forman un patrón especial en forma de diamante. Este patrón reprodúcese na película protectora antibacteriana Sharklet. McGee cre que a aplicación desta tecnoloxía é realmente ilimitada. De feito, a aplicación desta textura que non permite que as bacterias se multipliquen na superficie dos obxectos en hospitais e lugares públicos pode desfacerse das bacterias nun 80%. Neste caso, as bacterias non se destrúen e, polo tanto, non poden adquirir resistencia, como ocorre cos antibióticos. Sharklet Technology é a primeira tecnoloxía do mundo que inhibe o crecemento bacteriano sen o uso de substancias tóxicas. segundo bigpikture.ru