Uppfinningar innblásnar af náttúrunni

Vísindin um lífhermifræði eru nú á frumstigi þróunar. Lífeftirlíkingar er leit og lánaða ýmissa hugmynda úr náttúrunni og notkun þeirra til að leysa þau vandamál sem mannkynið stendur frammi fyrir. Frumleiki, óvenjulegur, óaðfinnanlegur nákvæmni og hagkvæmni auðlinda, þar sem náttúran leysir vandamál sín, getur einfaldlega ekki annað en glatt og valdið löngun til að afrita þessa ótrúlegu ferla, efni og mannvirki að einhverju leyti. Hugtakið lífhermifræði var búið til árið 1958 af bandaríska vísindamanninum Jack E. Steele. Og orðið „bionics“ varð almennt notað á áttunda áratug síðustu aldar, þegar seríurnar „The Six Million Dollar Man“ og „The Biotic Woman“ birtust í sjónvarpi. Tim McGee varar við því að líffræðileg tölfræði ætti ekki beint að rugla saman við lífræna líkanagerð vegna þess að ólíkt lífhermifræði, þá leggur líffræðilega líkan ekki áherslu á hagkvæma notkun auðlinda. Hér að neðan eru dæmi um árangur lífrænna eftirlíkinga, þar sem þessi munur er mest áberandi. Þegar búið var til fjölliða lífeðlisfræðileg efni var meginreglan um notkun holothurian skel (sjávargúrka) notuð. Sjávargúrkur hafa einstakan eiginleika - þær geta breytt hörku kollagensins sem myndar ytri hjúp líkamans. Þegar sjógúrkan skynjar hættu eykur hún ítrekað stífleika húðarinnar eins og hún sé rifin af skel. Hins vegar, ef hann þarf að kreista inn í þröngt bil, getur hann veikst svo á milli húðþátta hans að það breytist nánast í fljótandi hlaup. Hópi vísindamanna frá Case Western Reserve tókst að búa til efni byggt á sellulósatrefjum með svipaða eiginleika: í návist vatns verður þetta efni að plasti og þegar það gufar upp storknar það aftur. Vísindamenn telja að slíkt efni henti best til framleiðslu á rafskautum í heila, sem einkum eru notuð við Parkinsonsveiki. Þegar þau eru grædd í heilann verða rafskaut úr slíku efni að plasti og skemma ekki heilavef. Bandaríska umbúðafyrirtækið Ecovative Design hefur búið til hóp endurnýjanlegra og niðurbrjótanlegra efna sem hægt er að nota í varmaeinangrun, umbúðir, húsgögn og tölvuhylki. McGee á meira að segja nú þegar leikfang úr þessu efni. Til framleiðslu þessara efna eru hýði úr hrísgrjónum, bókhveiti og bómull notuð sem sveppurinn Pleurotus ostreatus (ostrusveppur) er ræktaður á. Blanda sem inniheldur ostrusveppafrumur og vetnisperoxíð er sett í sérstök mót og geymd í myrkri þannig að varan harðnar undir áhrifum sveppasveppa. Varan er síðan þurrkuð til að stöðva vöxt sveppsins og koma í veg fyrir ofnæmi við notkun vörunnar. Angela Belcher og teymi hennar hafa búið til novub rafhlöðu sem notar breyttan M13 bakteríuveiru. Það getur fest sig við ólífræn efni eins og gull og kóbaltoxíð. Vegna sjálfsamsetningar vírusa er hægt að fá frekar langa nanóvíra. Hópur Bletchers tókst að setja saman marga af þessum nanóvírum, sem leiddi af sér grunninn að mjög öflugri og einstaklega þéttri rafhlöðu. Árið 2009 sýndu vísindamenn fram á möguleikann á að nota erfðabreytta vírus til að búa til rafskaut og bakskaut litíumjónarafhlöðu. Ástralía hefur þróað nýjasta Biolytix skólphreinsikerfið. Þetta síukerfi getur mjög fljótt breytt skólpi og matarúrgangi í gæðavatn sem hægt er að nota til áveitu. Í Biolytix kerfinu vinna ormar og jarðvegslífverur allt. Notkun Biolytix kerfisins dregur úr orkunotkun um tæp 90% og virkar næstum 10 sinnum skilvirkari en hefðbundin hreinsikerfi. Ungi ástralski arkitektinn Thomas Herzig telur að það séu mikil tækifæri fyrir uppblásna byggingarlist. Að hans mati eru uppblásanleg mannvirki mun hagkvæmari en hefðbundin, vegna léttleika og lágmarks efnisnotkunar. Ástæðan liggur í þeirri staðreynd að togkrafturinn verkar aðeins á sveigjanlega himnuna en þrýstikrafturinn er andvígur annar teygjanlegur miðill - loft sem er alls staðar til staðar og algjörlega laust. Þökk sé þessum áhrifum hefur náttúran notað svipuð mannvirki í milljónir ára: sérhver lifandi vera samanstendur af frumum. Hugmyndin um að setja saman byggingarmannvirki úr pneumocell-einingum úr PVC byggist á meginreglum um að byggja upp líffræðileg frumumannvirki. Sellurnar, sem Thomas Herzog hefur einkaleyfi á, eru mjög ódýrar og gera þér kleift að búa til nánast ótakmarkaðan fjölda samsetninga. Í þessu tilviki mun skemmdir á einum eða jafnvel nokkrum pneumocellum ekki hafa í för með sér eyðileggingu á öllu mannvirkinu. Starfsreglan sem Calera Corporation notar líkir að mestu eftir sköpun náttúrulegs sements, sem kórallar nota á lífsleiðinni til að vinna kalsíum og magnesíum úr sjó til að mynda karbónat við eðlilegt hitastig og þrýsting. Og við sköpun Calera sements er koltvísýringi fyrst breytt í kolsýru, sem karbónöt fást síðan úr. McGee segir að með þessari aðferð, til að framleiða eitt tonn af sementi, þurfi að festa um það bil sama magn af koltvísýringi. Framleiðsla sements á hefðbundinn hátt leiðir til koltvísýringsmengunar en þessi byltingarkennda tækni tekur þvert á móti koltvísýringi úr umhverfinu. Bandaríska fyrirtækið Novomer, sem þróar ný umhverfisvæn gerviefni, hefur búið til tækni til að framleiða plast, þar sem koltvísýringur og kolmónoxíð eru notuð sem aðalhráefni. McGee leggur áherslu á gildi þessarar tækni þar sem losun gróðurhúsalofttegunda og annarra eitraðra lofttegunda út í andrúmsloftið er eitt helsta vandamál nútímans. Í plasttækni Novomer geta nýju fjölliðurnar og plastið innihaldið allt að 50% koltvísýring og kolmónoxíð og framleiðsla þessara efna krefst umtalsvert minni orku. Slík framleiðsla mun hjálpa til við að binda umtalsvert magn gróðurhúsalofttegunda og þessi efni verða sjálf niðurbrjótanleg. Um leið og skordýr snertir gildrublaða kjötætrar Venus flugugildruplöntur byrjar lögun blaðsins strax að breytast og skordýrið lendir í dauðagildru. Alfred Crosby og félögum hans frá Amherst háskólanum (Massachusetts) tókst að búa til fjölliða efni sem getur brugðist á svipaðan hátt við minnstu breytingar á þrýstingi, hitastigi eða undir áhrifum rafstraums. Yfirborð þessa efnis er þakið smásæjum, loftfylltum linsum sem geta mjög fljótt breytt sveigju sinni (verðið kúpt eða íhvolfur) með breytingum á þrýstingi, hitastigi eða undir áhrifum straums. Stærð þessara örlinsa er breytileg frá 50 µm til 500 µm. Því minni sem linsurnar sjálfar eru og fjarlægðin á milli þeirra, því hraðar bregst efnið við ytri breytingum. McGee segir að það sem geri þetta efni sérstakt sé að það sé búið til á mótum ör- og nanótækni. Kræklingur, eins og mörg önnur samloka lindýr, geta fest sig þétt við margs konar yfirborð með hjálp sérstakra, sterkra próteinþráða – svokallaðs byssus. Ytra hlífðarlagið á byssalkirtlinum er fjölhæft, einstaklega endingargott og á sama tíma ótrúlega teygjanlegt efni. Prófessor í lífrænni efnafræði Herbert Waite við Kaliforníuháskóla hefur stundað rannsóknir á kræklingi í mjög langan tíma og honum tókst að endurskapa efni sem er mjög líkt því efni sem kræklingur framleiðir. McGee segir að Herbert Waite hafi opnað alveg nýtt rannsóknarsvið og að vinna hans hafi þegar hjálpað öðrum hópi vísindamanna að búa til PureBond tækni til að meðhöndla viðarplötufleti án þess að nota formaldehýð og önnur mjög eitruð efni. Hákarlaskinn hefur alveg einstaka eiginleika - bakteríur fjölga sér ekki á henni og á sama tíma er hún ekki þakin neinu bakteríudrepandi smurefni. Með öðrum orðum, húðin drepur ekki bakteríur, þær eru einfaldlega ekki til á henni. Leyndarmálið liggur í sérstöku mynstri, sem er myndað af minnstu hreisturum hákarlaskinns. Þessir vogir, sem tengjast hver öðrum, mynda sérstakt tígullaga mynstur. Þetta mynstur er afritað á Sharklet hlífðar bakteríudrepandi filmu. McGee telur að beiting þessarar tækni sé sannarlega takmarkalaus. Reyndar getur notkun slíkrar áferðar sem leyfir ekki bakteríum að fjölga sér á yfirborði hluta á sjúkrahúsum og opinberum stöðum losað sig við bakteríur um 80%. Í þessu tilfelli eyðileggjast bakteríur ekki, og því geta þær ekki öðlast ónæmi, eins og raunin er með sýklalyf. Sharklet Technology er fyrsta tækni heimsins til að hindra bakteríuvöxt án þess að nota eitruð efni. samkvæmt bigpicture.ru