ბუნებით შთაგონებული გამოგონებები

ბიომიმეტიკის მეცნიერება ახლა განვითარების ადრეულ ეტაპზეა. ბიომიმეტიკა არის ბუნებიდან სხვადასხვა იდეების ძიება და სესხება და მათი გამოყენება კაცობრიობის წინაშე არსებული პრობლემების გადასაჭრელად. ორიგინალობა, უჩვეულოობა, უნაკლო სიზუსტე და რესურსების ეკონომია, რომელშიც ბუნება წყვეტს თავის პრობლემებს, უბრალოდ არ აღფრთოვანებს და იწვევს ამ საოცარი პროცესების, ნივთიერებებისა და სტრუქტურების გარკვეულწილად კოპირების სურვილს. ტერმინი ბიომიმეტიკა 1958 წელს შემოიღო ამერიკელმა მეცნიერმა ჯეკ ე.სტილმა. და სიტყვა "ბიონიკა" საყოველთაო გამოყენებაში შევიდა გასული საუკუნის 70-იან წლებში, როდესაც ტელევიზიაში გამოჩნდა სერიალები "ექვსი მილიონი დოლარის კაცი" და "ბიოტიკური ქალი". ტიმ მაკგი აფრთხილებს, რომ ბიომეტრია პირდაპირ არ უნდა აგვერიოს ბიოინსპირირებულ მოდელთან, რადგან ბიომიმეტიკისგან განსხვავებით, ბიოინსპირირებული მოდელირება არ ხაზს უსვამს რესურსების ეკონომიურ გამოყენებას. ქვემოთ მოცემულია ბიომიმეტიკის მიღწევების მაგალითები, სადაც ეს განსხვავებები ყველაზე გამოხატულია. პოლიმერული ბიოსამედიცინო მასალების შექმნისას გამოყენებული იქნა ჰოლოთურიული ნაჭუჭის (ზღვის კიტრი) მოქმედების პრინციპი. ზღვის კიტრს აქვს უნიკალური თვისება - მათ შეუძლიათ შეცვალონ კოლაგენის სიმტკიცე, რომელიც ქმნის მათი სხეულის გარე საფარს. როდესაც ზღვის კიტრი იგრძნობს საფრთხეს, ის არაერთხელ ზრდის კანის სიმტკიცეს, თითქოს ნაჭუჭით არის მოწყვეტილი. პირიქით, თუ მას სჭირდება ვიწრო უფსკრულის შეკუმშვა, მას შეუძლია ისე დასუსტდეს მისი კანის ელემენტებს შორის, რომ ის პრაქტიკულად გადაიქცევა თხევად ჟელედ. Case Western Reserve-ის მეცნიერთა ჯგუფმა მოახერხა მსგავსი თვისებების მქონე ცელულოზის ბოჭკოებზე დაფუძნებული მასალის შექმნა: წყლის თანდასწრებით ეს მასალა პლასტმასის ხდება და როცა აორთქლდება, ისევ მყარდება. მეცნიერები თვლიან, რომ ასეთი მასალა ყველაზე შესაფერისია ცერებრალური ელექტროდების წარმოებისთვის, რომლებიც გამოიყენება, კერძოდ, პარკინსონის დაავადების დროს. ტვინში ჩანერგვისას, ასეთი მასალისგან დამზადებული ელექტროდები გახდება პლასტიკური და არ დააზიანებს ტვინის ქსოვილს. ამერიკულმა შეფუთვამ კომპანია Ecovative Design-მა შექმნა განახლებადი და ბიოდეგრადირებადი მასალების ჯგუფი, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას თბოიზოლაციის, შეფუთვის, ავეჯისა და კომპიუტერის ქეისებისთვის. McGee-ს უკვე აქვს ამ მასალისგან დამზადებული სათამაშო. ამ მასალების დასამზადებლად გამოიყენება ბრინჯის, წიწიბურას და ბამბის ქერქები, რომლებზედაც იზრდება სოკო Pleurotus ostreatus (ოსტის სოკო). ხამანწკის სოკოს უჯრედებისა და წყალბადის ზეჟანგის შემცველი ნარევი მოთავსებულია სპეციალურ ყალიბებში და ინახება სიბნელეში, რათა პროდუქტი გამკვრივდეს სოკოს მიცელიუმის ზემოქმედებით. შემდეგ პროდუქტს აშრობენ სოკოს ზრდის შესაჩერებლად და პროდუქტის გამოყენებისას ალერგიის თავიდან ასაცილებლად. ანჯელა ბელჩერმა და მისმა გუნდმა შექმნეს ნოვაბის ბატარეა, რომელიც იყენებს მოდიფიცირებულ M13 ბაქტერიოფაგის ვირუსს. მას შეუძლია შეუერთდეს არაორგანულ მასალებს, როგორიცაა ოქრო და კობალტის ოქსიდი. ვირუსის თვითშეკრების შედეგად საკმაოდ გრძელი ნანომავთულები შეიძლება მივიღოთ. ბლეჩერის ჯგუფმა შეძლო ამ ნანომავთულის მრავალი აწყობა, რის შედეგადაც შეიქმნა ძალიან ძლიერი და ძალიან კომპაქტური ბატარეა. 2009 წელს მეცნიერებმა აჩვენეს გენმოდიფიცირებული ვირუსის გამოყენების შესაძლებლობა ლითიუმ-იონური ბატარეის ანოდისა და კათოდის შესაქმნელად. ავსტრალიამ შეიმუშავა უახლესი Biolytix ჩამდინარე წყლების გამწმენდი სისტემა. ამ ფილტრის სისტემას შეუძლია ძალიან სწრაფად გადააქციოს კანალიზაცია და საკვების ნარჩენები ხარისხიან წყალად, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას სარწყავად. Biolytix სისტემაში ჭიები და ნიადაგის ორგანიზმები ასრულებენ ყველა საქმეს. Biolytix სისტემის გამოყენება ამცირებს ენერგიის მოხმარებას თითქმის 90%-ით და მუშაობს თითქმის 10-ჯერ უფრო ეფექტურად, ვიდრე ჩვეულებრივი დასუფთავების სისტემები. ახალგაზრდა ავსტრალიელი არქიტექტორი თომას ჰერციგი თვლის, რომ გასაბერი არქიტექტურისთვის უზარმაზარი შესაძლებლობებია. მისი აზრით, გასაბერი კონსტრუქციები ბევრად უფრო ეფექტურია, ვიდრე ტრადიციული, მათი სიმსუბუქისა და მასალის მინიმალური მოხმარების გამო. მიზეზი მდგომარეობს იმაში, რომ დაჭიმვის ძალა მოქმედებს მხოლოდ მოქნილ მემბრანაზე, ხოლო შეკუმშვის ძალას უპირისპირდება სხვა ელასტიური საშუალება - ჰაერი, რომელიც ყველგან არის და სრულიად თავისუფალი. ამ ეფექტის წყალობით, ბუნება მილიონობით წლის განმავლობაში იყენებს მსგავს სტრუქტურებს: ყველა ცოცხალი არსება შედგება უჯრედებისგან. PVC-ისგან დამზადებული პნევმოცელური მოდულებიდან არქიტექტურული სტრუქტურების აწყობის იდეა ეფუძნება ბიოლოგიური ფიჭური სტრუქტურების აგების პრინციპებს. თომას ჰერცოგის მიერ დაპატენტებული უჯრედები ძალიან დაბალი ფასია და საშუალებას გაძლევთ შექმნათ თითქმის შეუზღუდავი რაოდენობის კომბინაციები. ამ შემთხვევაში, ერთი ან თუნდაც რამდენიმე პნევმო უჯრედის დაზიანება არ გამოიწვევს მთელი სტრუქტურის განადგურებას. Calera Corporation-ის მიერ გამოყენებული მოქმედების პრინციპი დიდწილად მიბაძავს ნატურალური ცემენტის შექმნას, რომელსაც მარჯნები თავიანთი ცხოვრების განმავლობაში იყენებენ კალციუმის და მაგნიუმის ამოსაღებად ზღვის წყლიდან ნორმალურ ტემპერატურასა და წნევაზე კარბონატების სინთეზისთვის. ხოლო Calera ცემენტის შექმნისას ნახშირორჟანგი ჯერ გადაიქცევა ნახშირმჟავად, საიდანაც შემდეგ მიიღება კარბონატები. მაკგი ამბობს, რომ ამ მეთოდით ერთი ტონა ცემენტის საწარმოებლად საჭიროა დაახლოებით იგივე რაოდენობის ნახშირორჟანგის დაფიქსირება. ცემენტის ტრადიციული გზით წარმოება იწვევს ნახშირორჟანგით დაბინძურებას, მაგრამ ეს რევოლუციური ტექნოლოგია, პირიქით, იღებს ნახშირორჟანგს გარემოდან. ამერიკულმა კომპანია Novomer-მა, რომელიც ავითარებს ახალ ეკოლოგიურად სუფთა სინთეტიკურ მასალებს, შექმნა პლასტმასის წარმოების ტექნოლოგია, სადაც ძირითად ნედლეულად გამოიყენება ნახშირორჟანგი და ნახშირორჟანგი. მაკგი ხაზს უსვამს ამ ტექნოლოგიის ღირებულებას, რადგან ატმოსფეროში სათბურის გაზების და სხვა ტოქსიკური აირების გამოყოფა თანამედროვე სამყაროს ერთ-ერთი მთავარი პრობლემაა. Novomer-ის პლასტმასის ტექნოლოგიაში ახალი პოლიმერები და პლასტმასები შეიძლება შეიცავდეს 50%-მდე ნახშირორჟანგს და ნახშირორჟანგს და ამ მასალების წარმოებას მნიშვნელოვნად ნაკლები ენერგია სჭირდება. ასეთი წარმოება ხელს შეუწყობს სათბურის გაზების მნიშვნელოვანი რაოდენობის შეკვრას და თავად ეს მასალები გახდება ბიოდეგრადირებადი. როგორც კი მწერი შეეხო მტაცებელი ვენერას ბუზიანი მცენარის დამჭერ ფოთოლს, ფოთლის ფორმა მაშინვე იცვლება და მწერი სასიკვდილო ხაფანგში აღმოჩნდება. ალფრედ კროსბიმ და მისმა კოლეგებმა ამჰერსტის უნივერსიტეტიდან (მასაჩუსეტსი) შეძლეს შეექმნათ პოლიმერული მასალა, რომელსაც შეუძლია მსგავსი რეაქცია მოახდინოს წნევის, ტემპერატურის უმნიშვნელო ცვლილებებზე ან ელექტრული დენის გავლენის ქვეშ. ამ მასალის ზედაპირი დაფარულია მიკროსკოპული, ჰაერით სავსე ლინზებით, რომლებსაც შეუძლიათ ძალიან სწრაფად შეცვალონ მათი გამრუდება (გამოზნექილი ან ჩაზნექილი) წნევის, ტემპერატურის ან დენის ზემოქმედების ცვლილებით. ამ მიკროლინზების ზომა მერყეობს 50 მკმ-დან 500 მკმ-მდე. რაც უფრო მცირეა თავად ლინზები და მათ შორის მანძილი, მით უფრო სწრაფად რეაგირებს მასალა გარე ცვლილებებზე. მაკგი ამბობს, რომ ამ მასალას განსაკუთრებულს ხდის ის, რომ ის იქმნება მიკრო და ნანოტექნოლოგიის კვეთაზე. მიდიებს, ისევე როგორც ბევრ სხვა ორსარქვლოვან მოლუსკს, შეუძლიათ მყარად მიმაგრება სხვადასხვა ზედაპირებზე სპეციალური, მძიმე ცილოვანი ძაფების - ე.წ. ბისალური ჯირკვლის გარე დამცავი ფენა მრავალმხრივი, უკიდურესად გამძლე და ამავე დროს წარმოუდგენლად ელასტიური მასალაა. კალიფორნიის უნივერსიტეტის ორგანული ქიმიის პროფესორი ჰერბერტ უეიტი ძალიან დიდი ხნის განმავლობაში იკვლევდა მიდიებს და მან მოახერხა მასალის ხელახლა შექმნა, რომლის სტრუქტურა ძალიან ჰგავს მიდიების მიერ წარმოებულ მასალას. მაკგი ამბობს, რომ ჰერბერტ უეიტმა გახსნა კვლევის სრულიად ახალი სფერო და რომ მისმა ნამუშევრებმა უკვე დაეხმარა მეცნიერთა სხვა ჯგუფს შექმნან PureBond ტექნოლოგია ხის პანელის ზედაპირების დასამუშავებლად ფორმალდეჰიდის და სხვა უაღრესად ტოქსიკური ნივთიერებების გამოყენების გარეშე. ზვიგენის კანს აქვს სრულიად უნიკალური თვისება - მასზე ბაქტერიები არ მრავლდება და ამასთან, არ იფარება რაიმე ბაქტერიციდული ლუბრიკანტით. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, კანი არ კლავს ბაქტერიებს, ისინი უბრალოდ არ არსებობენ მასზე. საიდუმლო მდგომარეობს სპეციალურ ნიმუშში, რომელიც ფორმირდება ზვიგენის კანის უმცირესი მასშტაბებით. ერთმანეთთან დაკავშირებით, ეს სასწორები ქმნიან სპეციალურ ალმასის ფორმის ნიმუშს. ეს ნიმუში რეპროდუცირებულია Sharklet დამცავ ანტიბაქტერიულ ფილმზე. მაკგი თვლის, რომ ამ ტექნოლოგიის გამოყენება მართლაც უსაზღვროა. მართლაც, ისეთი ტექსტურის გამოყენებამ, რომელიც არ აძლევს ბაქტერიებს საავადმყოფოებსა და საზოგადოებრივ ადგილებში ობიექტების ზედაპირზე გამრავლების საშუალებას, შეუძლია 80%-ით გაათავისუფლოს ბაქტერიები. ამ შემთხვევაში ბაქტერიები არ ნადგურდებიან და, შესაბამისად, ვერ იძენენ რეზისტენტობას, როგორც ეს ანტიბიოტიკების შემთხვევაშია. Sharklet Technology არის მსოფლიოში პირველი ტექნოლოგია, რომელიც აფერხებს ბაქტერიების ზრდას ტოქსიკური ნივთიერებების გამოყენების გარეშე. bigpikture.ru-ს მიხედვით