Мы уже обращались к теме бионики, или биомиметики(в западной культуре).
Но эта тема столь разнообразна и многогранна, что всегда есть, что интересного добавить. Прошлый раз мы рассмотрели несколько примеров бионического дизайна в архитектуре. А сегодня посмотрим, какие новые материалы на основе биомиметики используются в строительстве, военном деле и медицине.
Бионика — это наука, изучающая строение и функционирование живых организмов, с целью использования при машиностроении и создании новых материалов и технических систем.
Крупнейший мировой производитель стройматериалов – концерн Sto, – начал использовать в изготовление фасадных покрытий бионику. Так появились бионические строительные материалы, которые копируют свойства живой природы.
Например фасадные покрытия с «эффектом лотоса». Краска Lotusan разработана на основе структуры листа лотоса. Материал обладает существенным поверхностным натяжением, поэтому вода сразу скатывается каплями с фасада, а из-за микроструктуры краски, контакт воды с поверхностью минимизируется. И вода скатывается с фасада, вместе с частичками грязи. Благодаря эффекту самоочищения - фасад всегда остается чистым. А для краски Dryonic, использовались свойства панциря пустынного жука. Фасад, покрытый этой краской, всегда остается сухим, благодаря особой структуре материал
Подмешивать растительные и тканные волокна в глину для прочности придумали ещё древние египтяне. В 50-х и 60-х годах в цемент стали добавлять асбестовое волокно для пластичности материала и избегания трещин. Затем асбест был признан опасным для здоровья и теперь разработан и успешно применяется инновационный фибробетон. Материал состоит из особого стекловолокна и цементных составов, может принимать любые формы. Мелкие волокна в материале одновременно усиливают пластичность и защищают поверхность от повреждений.
Военные тоже заинтересованы в бионических разработках
ВМС США испытывает автономный минно-поисковый подводный аппарат (АПА), в котором используются бионические принципы, имитирующие движения морских обитателей. Аппарат Razor длиной 3 метра могут переносить двое человек. Его электроника координирует работу четырех машущих крыльев и двух гребных винтов в кормовой части. Маховые движения имитируют движения некоторых животных, например, птиц и черепах. Это позволяет АПА зависать, выполнять точное маневрирование на небольших скоростях и развивать высокие скорости. Подобная подвижность позволяет аппарату легко менять положение в пространстве и плавать вокруг объектов для получения их трехмерного изображения.
Ещё одна бионическая разработка, это прозрачная полимерная защита, которая имеет слоистую микроструктуру подобную хитиновому панцирю ракообразных, но изготавливается из пластических материалов. Это позволяет материалу быть конформным в большом диапазоне температур и нагрузок и делает его незаменимым для защиты личного состава, стационарных платформ, транспортных средств и летательных аппаратов. Материал отличается превосходными характеристиками, высокой твердостью, противоударностью и эрозионной стойкостью, он пропускает средневолновое инфракрасное излучение широкого диапазона, что улучшает возможности устройств ночного видения, и весит в два раза меньше традиционного пуленепробиваемого стекла.
Военные разрабатывают материал со свойствами эпоксидного клея, но многоразовый и без загрязнения поверхности. Прототипом послужила способность гекконов бегать по потолку и любым вертикальным поверхностям. На лапках геккона имеется что-то подобное тоненьким выростам длиной примерно 100 микрон, которые буйно ветвятся. На конце каждой небольшой ветви имеется крошечная нанопластина . При контакте со стеной или потолком эти пластины позволяют геккону приклеиваться к стене или потолку».
Военные разрабатывают материал со свойствами эпоксидного клея, но многоразовый и без загрязнения поверхности. Материал "а-ля геккон" хорош тем, что не оставляет следов и действует мгновенно.
А что же медицина? А в медицине с помощью бионики ученые собираются победить, самую пугающую до сих пор болезнь - рак. В институте Wyss Гарвардской медицинской школы создают нано-роботов, которые ищут и убивают раковые клетки. Термин «робот» несколько неправильный, поскольку инновации не столько механические, сколько биологические.
Так же, как лейкоциты крови, нано-роботы сделаны из ДНК в форме раковины моллюска, закрытой замком ДНК. Когда созданный нано-боец сталкивается с раковой клеткой, замок открывается, высвобождая антитело, которое убивает целевую клетку. Та же самая разработка могла бы использоваться для борьбы с другими болезнями, и хотя эти микроскопические "медики" еще не готовы к введению в кровоток человека, клинические испытания уже на горизонте.
Многие медицинские инструменты имеют прообраз среди представителей живого мира.
Игла-скарификатор , которой каждому из нас брали кровь на анализ, сконструирована по принципу строения зуба-резца летучей мыши , укус которой, с одной стороны, отличается безболезненностью, а с другой — всегда сопровождается достаточно сильным кровотечением.
Привычный всем поршневой шприц во многом имитирует кровососущий аппарат насекомых — комара и блохи.
Применяемая во время хирургической операции игла , используемая для наложения швов, уже много веков не меняла своей первоначальной формы — формы реберных костей крупных рыб , а скальпель повторяет форму тростникового листа с его природной режущей кромкой.
Но это лишь самые простые примеры, дошедшие до нас буквально из глубины веков.
В современной медицине примером является технология реконструкции зубной эмали, являющаяся одной из основ нынешней стоматологии. А также, применяющаяся в косметологии, технология наращивания ногтей и волос.
В основе этих технологий построение морских губок , а также строение гнезд стрижей-саланганов . Оба эти принципа основаны на химиоотвердевающей и светоотвердевающей методиках.
Проведение cложных операций на сердце и головном мозге стало возможным благодаря метода управляемой гипотермии (контролируемого охлаждения тела оперируемого для замедления обменных процессов в тканях ). Прообразом стала гипотермия мелких грызунов и насекомых, в состояние глубокой спячки в неблагоприятное зимнее время. У этих животных гипотермия также направлена на замедление обменных процессов в органах и тканях, обусловливающая меньшую потребность в потребление энергии.
Конечно мы все связаны с природой неразрывно, поскольку сами являемся её созданиями. И если будем последовательны и внимательны, то многое будет нам доступно и раскрыто. Но хочется , чтобы наши "находки" помогали человечеству, а не вредили.
А тему бионики исчерпать невозможно, она безгранична, как сама природа, а мы пока только на краешке.