Байгалиас өдөөгдсөн шинэ бүтээлүүд

Биомиметикийн шинжлэх ухаан одоо хөгжлийн эхний шатанд байна. Биомиметик гэдэг нь байгалиас янз бүрийн санаа хайж, зээлж авах, тэдгээрийг хүн төрөлхтний өмнө тулгарч буй асуудлыг шийдвэрлэхэд ашиглах явдал юм. Байгаль нь асуудлаа шийддэг өвөрмөц байдал, ер бусын байдал, өө сэвгүй нарийвчлал, нөөцийн хэмнэлт нь эдгээр гайхалтай үйл явц, бодис, бүтцийг ямар нэг хэмжээгээр хуулбарлах хүслийг төрүүлэхээс өөр аргагүй юм. Биомиметик гэдэг нэр томъёог 1958 онд Америкийн эрдэмтэн Жек И. "Бионик" гэдэг үг нь өнгөрсөн зууны 70-аад онд "Зургаан сая долларын хүн", "Биотик эмэгтэй" цувралууд телевизээр гарах үед түгээмэл хэрэглэгддэг болсон. Тим МакГи биометрийг биомиметик загварчлалтай шууд андуурч болохгүй, учир нь биомиметикээс ялгаатай нь био сүнслэг нөлөө бүхий загварчлал нь нөөцийн хэмнэлттэй хэрэглээг онцолдоггүй гэдгийг анхааруулж байна. Эдгээр ялгаанууд хамгийн тод илэрдэг биомиметикийн ололт амжилтуудын жишээг доор харуулав. Полимер биоанагаахын материалыг бүтээхдээ holothurian бүрхүүлийн (далайн өргөст хэмх) ажиллах зарчмыг ашигласан. Далайн өргөст хэмх нь өвөрмөц шинж чанартай байдаг бөгөөд тэдгээр нь биеийн гадна бүрхүүлийг бүрдүүлдэг коллагены хатуулгийг өөрчилж чаддаг. Далайн өргөст хэмх аюулыг мэдрэх үедээ бүрхүүлд урагдсан мэт арьсны хөшүүн байдлыг дахин дахин нэмэгдүүлдэг. Үүний эсрэгээр, хэрэв тэр нарийн цоорхой руу шахах шаардлагатай бол арьсны элементүүдийн хооронд маш суларч, энэ нь бараг шингэн вазелин болж хувирдаг. Case Western Reserve-ийн хэсэг эрдэмтэд ижил төстэй шинж чанартай целлюлозын утасн дээр суурилсан материалыг бүтээж чадсан: ус байгаа үед энэ материал хуванцар болж, уурших үед дахин хатуурдаг. Эрдэмтэд ийм материал нь ялангуяа Паркинсоны өвчинд ашиглагддаг тархины доторх электродуудыг үйлдвэрлэхэд хамгийн тохиромжтой гэж үздэг. Ийм материалаар хийсэн электродуудыг тархинд суулгахад хуванцар болж, тархины эд эсийг гэмтээхгүй. АНУ-ын сав баглаа боодлын компани Ecovative Design нь дулаан тусгаарлалт, сав баглаа боодол, тавилга, компьютерийн гэр зэрэгт ашиглах боломжтой сэргээгдэх, био задралд ордог материалын бүлгийг бүтээжээ. МакГид энэ материалаар хийсэн тоглоом хүртэл бий. Эдгээр материалыг үйлдвэрлэхэд цагаан будаа, Сагаган, хөвөнгийн хальсыг ашигладаг бөгөөд үүнд Pleurotus ostreatus (хясаан мөөг) мөөгөнцөр ургадаг. Хясаан мөөгний эс, устөрөгчийн хэт исэл агуулсан хольцыг тусгай хэвэнд хийж, харанхуй газар хадгалдаг бөгөөд ингэснээр мөөгний мицелийн нөлөөн дор бүтээгдэхүүн хатуурах болно. Дараа нь мөөгөнцрийн өсөлтийг зогсоож, бүтээгдэхүүнийг хэрэглэх үед харшил үүсгэхгүйн тулд бүтээгдэхүүнийг хатаана. Анжела Белчер болон түүний баг өөрчлөгдсөн M13 бактериофагийн вирусыг ашигладаг новуб батерей бүтээжээ. Энэ нь алт, кобальтын исэл зэрэг органик бус материалд наалдаж чаддаг. Вирус өөрөө угсарсны үр дүнд нэлээд урт нано утас авах боломжтой. Блетчерийн бүлэг эдгээр нано утаснуудын ихэнхийг угсарч чадсанаар маш хүчирхэг, маш авсаархан зайг бий болгосон. 2009 онд эрдэмтэд генийн өөрчлөлттэй вирусыг ашиглан лити-ион батерейны анод, катодыг бүтээх боломжтойг харуулсан. Австрали улс хамгийн сүүлийн үеийн Biolytix бохир ус цэвэрлэх системийг бүтээжээ. Энэхүү шүүлтүүрийн систем нь бохир ус, хүнсний хог хаягдлыг маш хурдан хугацаанд усжуулалтад ашиглах чанартай ус болгон хувиргах боломжтой. Biolytix системд өт, хөрсний организм бүх ажлыг гүйцэтгэдэг. Biolytix системийг ашиглах нь эрчим хүчний зарцуулалтыг бараг 90% бууруулж, ердийн цэвэрлэгээний системээс бараг 10 дахин илүү үр дүнтэй ажилладаг. Австралийн залуу архитектор Томас Херциг хийлдэг архитектурт асар их боломж бий гэж үзэж байна. Түүний бодлоор хийлдэг байгууламжууд нь хөнгөн, хамгийн бага материалын зарцуулалтаас шалтгаалан уламжлалт бүтэцтэй харьцуулахад илүү үр дүнтэй байдаг. Үүний шалтгаан нь суналтын хүч нь зөвхөн уян хатан мембран дээр үйлчилдэг бол шахалтын хүчийг өөр уян орчин - агаар, хаа сайгүй байдаг бөгөөд бүрэн чөлөөтэй байдагт оршино. Энэ нөлөөгөөр байгаль дэлхий олон сая жилийн турш ижил төстэй бүтцийг ашиглаж ирсэн: амьд оршнол бүр эсээс бүрддэг. PVC-ээр хийсэн пневмоцелийн модулиудаас архитектурын бүтцийг угсрах санаа нь биологийн эсийн бүтцийг бий болгох зарчимд суурилдаг. Томас Херцог патентжуулсан эсүүд нь маш хямд бөгөөд бараг хязгааргүй тооны хослол үүсгэх боломжийг олгодог. Энэ тохиолдолд нэг эсвэл бүр хэд хэдэн пневмокеллийг гэмтээх нь бүхэл бүтэн бүтцийг устгахад хүргэхгүй. Калера корпорацын ашигладаг үйл ажиллагааны зарчим нь байгалийн цементийг бий болгодог бөгөөд шүрүүд амьдралынхаа туршид далайн уснаас кальци, магни гаргаж авахын тулд ердийн температур, даралттай карбонатуудыг нэгтгэдэг. Калера цементийг бүтээхдээ нүүрстөрөгчийн давхар ислийг эхлээд нүүрстөрөгчийн хүчил болгон хувиргаж, дараа нь карбонатуудыг гаргаж авдаг. Энэ аргаар нэг тонн цемент үйлдвэрлэхийн тулд ойролцоогоор ижил хэмжээний нүүрстөрөгчийн давхар ислийг засах шаардлагатай гэж МакГи хэлэв. Уламжлалт аргаар цемент үйлдвэрлэх нь нүүрстөрөгчийн давхар ислийн бохирдолд хүргэдэг боловч энэ хувьсгалт технологи нь эсрэгээрээ нүүрстөрөгчийн давхар ислийг хүрээлэн буй орчноос авдаг. Байгаль орчинд ээлтэй шинэ синтетик материал бүтээдэг Америкийн Новомер компани нүүрстөрөгчийн давхар исэл, нүүрстөрөгчийн дутуу ислийг үндсэн түүхий эд болгон ашигладаг хуванцар үйлдвэрлэх технологийг бүтээжээ. Агаар мандалд хүлэмжийн хий болон бусад хорт хий ялгарах нь орчин үеийн дэлхийн тулгамдсан асуудлын нэг учраас энэ технологийн үнэ цэнийг МакГи онцолж байна. Новомерийн хуванцар технологийн хувьд шинэ полимер болон хуванцар нь 50% хүртэл нүүрстөрөгчийн давхар исэл, нүүрстөрөгчийн дутуу ислийг агуулж чаддаг бөгөөд эдгээр материалыг үйлдвэрлэхэд мэдэгдэхүйц бага эрчим хүч шаардагддаг. Ийм үйлдвэрлэл нь ихээхэн хэмжээний хүлэмжийн хийг холбоход туслах бөгөөд эдгээр материал нь өөрөө био задралд ордог. Махан идэшт Сугар ялааны ургамлын хавх навчинд шавьж хүрмэгц навчны хэлбэр шууд өөрчлөгдөж, шавж үхлийн урхинд орчихдог. Альфред Кросби ба түүний Амхерст их сургуулийн (Массачусетс) хамт олон даралт, температур эсвэл цахилгаан гүйдлийн нөлөөн дор бага зэрэг өөрчлөгдөхөд ижил төстэй хариу үйлдэл үзүүлэх чадвартай полимер материалыг бүтээж чаджээ. Энэ материалын гадаргуу нь даралт, температур, гүйдлийн нөлөөн дор муруйлтаа маш хурдан өөрчилж чаддаг (гүдгэр эсвэл хотгор) микроскопийн, агаараар дүүрсэн линзээр бүрхэгдсэн байдаг. Эдгээр микролинзүүдийн хэмжээ 50 мкм-ээс 500 мкм хооронд хэлбэлздэг. Линзүүд нь бага байх тусам тэдгээрийн хоорондох зай нь гадны өөрчлөлтөд илүү хурдан хариу үйлдэл үзүүлдэг. МакГи хэлэхдээ, энэ материалыг онцгой болгож байгаа зүйл нь бичил болон нано технологийн уулзвар дээр бүтээгдсэн явдал юм. Бусад олон хоёр хавхлагт нялцгай биетүүдийн нэгэн адил дун нь биес гэж нэрлэгддэг тусгай, хүнд даацын уургийн утаснуудын тусламжтайгаар янз бүрийн гадаргуу дээр бэхлэх чадвартай. Биссал булчирхайн гаднах хамгаалалтын давхарга нь олон талт, маш бат бөх, нэгэн зэрэг гайхалтай уян хатан материал юм. Калифорнийн их сургуулийн Органик химийн профессор Герберт Уэйт дунгийн талаар маш удаан хугацаанд судалж байгаа бөгөөд бүтэц нь дунгийн үйлдвэрлэсэн материалтай маш төстэй материалыг дахин бүтээж чаджээ. McGee хэлэхдээ, Герберт Уэйт цоо шинэ судалгааны талбарыг нээж өгсөн бөгөөд түүний ажил нь өөр нэг бүлэг эрдэмтдэд формальдегид болон бусад өндөр хортой бодис ашиглахгүйгээр модон хавтангийн гадаргууг эмчлэх PureBond технологийг бий болгоход аль хэдийн тусалсан. Акулын арьс нь бүрэн өвөрмөц шинж чанартай байдаг - үүн дээр бактери үрждэггүй, үүнтэй зэрэгцэн нян устгах тосолгооны материалаар хучигддаггүй. Өөрөөр хэлбэл, арьс нь нянг устгадаггүй, зүгээр л түүн дээр байдаггүй. Үүний нууц нь акулын арьсны хамгийн жижиг хайрсаас бүрддэг тусгай хэв маягт оршдог. Бие биетэйгээ холбогдож, эдгээр жинлүүр нь алмаазан хэлбэртэй тусгай хэв маягийг бүрдүүлдэг. Энэ загварыг Sharklet хамгаалалтын бактерийн эсрэг хальсан дээр хуулбарласан. McGee энэ технологийг ашиглах нь үнэхээр хязгааргүй гэж үздэг. Үнэхээр эмнэлэг, олон нийтийн газар эд зүйлсийн гадаргуу дээр нян үржихийг зөвшөөрдөггүй ийм бүтэцтэй түрхэх нь нянгаас 80% салж чадна. Энэ тохиолдолд бактери устахгүй тул антибиотиктой адил эсэргүүцлийг олж авах боломжгүй болно. Шарклет технологи нь хорт бодис хэрэглэхгүйгээр нянгийн өсөлтийг саатуулдаг дэлхийн анхны технологи юм. bigpikture.ru сайтад мэдээлэв