Βιομιμητική,όταν η Τεχνολογία αντιγράφει  τη φύση

Η  τεχνολογία εμπνέεται από τη φύση

mytexnologia

Η τέχνη μιμείται τη φύση, είχε πει ο Αριστοτέλης (μιμείται γαρ τέχνη την φύσιν). Η τεχνολογία και επιστήμη σήμερα έχουν φτάσει ακόμη και σε ακραίες αντιγραφές της φύσης, δημιουργώντας από καθημερινά αντικείμενα μέχρι μέσα μαζικής μεταφοράς!

 Και όχι μόνο. Ζώα και φυτά έχουν εμπνεύσει ακόμη και σενάρια ταινιών επιστημονικής φαντασίας. 

Ερπετό Γκέκο

Ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ αξιοποίησε το μυστικό του γκέκο του μεγαλύτερου αναρριχητή που έχει να επιδείξει ο κόσμος των ερπετών και κατασκεύασαν μια κολλητική ταινία που μπορεί να μιμηθεί τις ικανότητες της σαύρας που φέρεται να αψηφά τη βαρύτητα. Τι σημαίνει αυτό; Πως στο μέλλον θα μπορούμε να κάνουμε βόλτα στα ταβάνια όπως ο Σπάιντερμαν φορώντας γάντια φτιαγμένα από «ταινία γκέκο», όπως ονομάστηκε. Το πέλμα των γκέκο που τους επιτρέπει να κολλούν σε κάθε επιφάνεια 

Σύμφωνα με την επιστημονική επιθεώρηση «Nature Materials», οι ειδικοί βασίστηκαν σε πρόσφατες έρευνες του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας, σύμφωνα με τις οποίες εκατομμύρια μικροσκοπικών τριχών στα πέλματα των γκέκο τούς επιτρέπουν να κολλούν σε κάθε επιφάνεια. «H νέα κολλητική ταινία», αναφέρουν «περιλαμβάνει δισεκατομμύρια μικροσκοπικών πλαστικών ινών που μοιάζουν πολύ με τις φυσικές τρίχες της σαύρας». 

Έτερη έρευνα του Πανεπιστημίου του Μάντσεστερ δείχνει επίσης πώς εάν ένας άνθρωπος μεσαίου βάρους καλύψει τις παλάμες των χεριών του με «ταινία γκέκο», καμία επιφάνεια δεν θα του είναι πλέον απαγορευμένη. Οι επίδοξοι Σπάιντερμαν θα χρειαστεί να περιμένουν αρκετά χρόνια έως ότου κυκλοφορήσουν στην αγορά τα «γάντια γκέκο», διότι το κόστος της εμπορευματοποίησής τους είναι απαγορευτικό. 

Ενα ερπετό Γκέκο υποβάλλεται σε πείραμα για να δοκιμαστεί η ικανότητα του να κολλάει ακόμη και σε υγρές επιφάνειες (University of Akron) 

Το ίδιο ερπετό έρχεται να δώσει και τη λύση και για αδιάβροχες κατασκευές και επικάλυψη ιατρικών εμφυτευμάτων. Βιολόγοι στο Κουίνσλαντ της Αυστραλίας ανακάλυψαν ότι το δέρμα της σαύρας γκέκο είναι αδιάβροχο. 

Οι ειδικοί βρήκαν ότι απειροελάχιστα εξογκώματα καλύπτουν τις μικροσκοπικές τρίχες στο δέρμα των γκέκο και τους δίνουν την ιδιότητα να μην συγκρατούν το νερό αλλά να το απωθούν. Μάλιστα, ένα από τα σημαντικότερα σημεία της ανακάλυψης είναι ότι το δέρμα τους είναι συμβατό με τα ανθρώπινα κύτταρα. «Ακριβώς επειδή αναπτύσσονται και μπορούν να δέχονται ανθρώπινα κύτταρα ή κύτταρα εν γένει, μπορούμε να τα θεωρήσουμε εξαιρετικά κατάλληλα για την επικάλυψη εμφυτευμάτων» εξηγεί η δρ Γιολάντα Γουώτσον, από το Πανεπιστήμιο του Sunshine Coast. 

Τα αποτελέσματα της έρευνας δημοσιεύτηκαν στο ειδικό περιοδικό για τα βιοϋλικά Acta Biomaterialia. «Θα ήταν επίσης πολύ χρήσιμο για μας εάν καταφέρναμε να χρησιμοποιήσουμε μια τέτοια επιφάνεια διότι θα την χρησιμοποιούσαμε σε χειρουργικά τραπέζια και σε επιδέσμους,» λέει η καθηγήτρια του Πανεπιστημίου James Cook, Λιν Σβάρτσκοπφ. Αν και δεν είναι ακόμη έτοιμο προς χρήση, οι ερευνητές κατασκευάζουν ένα προϊόν με τις ίδιες ιδιότητες με το δέρμα των γκέκο.

 Υποστηρίζουν πως αν αντιγράψουν την σύσταση της επιδερμίδας θα έχει αναρίθμητες εφαρμογές για βιομηχανική, επιστημονική και ιατρική χρήση.

 Οι κολλιτσίδες από τους αγρούς 

Το πιο χαρακτηριστικό παράδειγμα που βρίσκει καθημερινή εφαρμογή και ο δημιουργός τους εμπνεύστηκε από τη φύση είναι το βέλκρο. 

Τοποθετείται αντί για φερμουάρ ή κορδόνια σε ρούχα, παπούτσια και όχι μόνο. Το βέλκρο εφευρέθηκε από τον ελβετό μηχανικό Τζορτζ Ντεμέστραλ το 1941. Η αφορμή για την έμπνευσή του ήρθε κατά τη διάρκεια της προσπάθειάς του να αφαιρέσει τις κολλιτσίδες (τα φυτά που βρίσκονται συνήθως σε αγρούς) από τη γούνα του σκύλου του και το πλεκτό πουλόβερ του. Καθώς δεν μπορούσε να τις αφαιρέσει εύκολα, αποφάσισε να τις βάλει στο μικροσκόπιο για να καταλάβει τι ακριβώς συμβαίνει. Αυτό που κατάλαβε ήταν ότι δύο ξεχωριστά προϊόντα που αποτελούνται από γάντζους και θηλιές, μπορούν να ενωθούν και να διαχωριστούν δύσκολα. 

O Τζορτζ Ντεμέστραλ εμπνεύστηκε το βέλκρο καθώς προσπαθούσε να αφαιρέσει τις κολλιτσίδες από τη γούνα του σκύλου του 

Το δέρμα του καρχαρία 

Το δέρμα του καρχαρία, αυτού του αθόρυβου αρπακτικού, απαρτίζεται από λέπια που μοιάζουν με μικροσκοπικά δόντια και που αποτελούνται από την ανθεκτική ουσία που ονομάζεται οδοντίνη. Αυτά προκαλούν μικροσκοπικούς στροβίλους, με αποτέλεσμα να μειώνεται η αντίσταση του νερού όταν κολυμπά ο καρχαρίας. 

Επιπλέον το δέρμα του καρχαρία αποτρέπει την αγκίστρωση διαφόρων παρασίτων πάνω στο ζώο (βιολογική εναπόθεση). Για να αποτρέψει τη βιολογική εναπόθεση, το Αμερικανικό Ναυτικό δαπανά τουλάχιστον 50 εκ. δολάρια ετησίως. Πρόσφατα, γερμανοί ερευνητές ανέπτυξαν ένα συνθετικό δέρμα καρχαρία από ελαστική σιλικόνη, το οποίο μειώνει τη βιολογική εναπόθεση κατά 67%! Επιστήμονες φτιάξανε ένα συνθετικό δέρμα που αντιγράφει το οδοντωτό δέρμα του καρχαρία 

 Σκουλήκια που αγκιστρώνονται στη σάρκα

 Η ιδέα για μια νέα τεχνική επικόλλησης δερματικού μοσχεύματος προέρχεται από ένα παρασιτικό σκουλήκι. Το σκουλήκι με το αγκαθωτό κεφάλι (PomphorhynchusIaevis) τρυπά τα εντόσθια των ξενιστών του με ένα αγκάθι που μοιάζει με ξυράφι και στη συνέχεια εισβάλλει τον ιστό και διογκώνει το κακτοειδές κεφάλι του. Με έναν παρόμοιο τρόπο, το νέο μόσχευμα δέρματος αποτελείται από μικροσκοπικές βελόνες, των οποίων οι άκρες φουσκώνουν όταν έρχονται σε επαφή με το νερό, κρατώντας με αυτόν τον τρόπο το μόσχευμα στη θέση του. Το έμπλαστρο δεξιά μιμείται τις ιδιότητες του παρασιτικού σκουληκιού Pomphorhynchus Iaevis με το αγκαθωτό κεφάλι 

 Τα φτερά της πεταλούδας

 Οι ερευνητές που αναπτύσσουν τις χρωματικές απεικονίσεις στις οθόνες των έγχρωμων ηλεκτρονικών βιβλίων (e-readers) εμπνέονται από τα φτερά της πεταλούδας. Η εταιρεία Qualcomm MEMS Technologies ανέπτυξε τον πρώτο έγχρωμο e-reader βασιζόμενη στον τρόπο με τον οποίο τα φτερά της πεταλούδας λάμπουν στο φως του ήλιου. Η απεικόνιση αυτή, που ονομάζεται Mirasol, αντανακλά το φως αντί να μεταφέρει φως πίσω από την οθόνη όπως κάνουν οι οθόνες LCD. Ο νέος τύπος οθόνης έχει επίσης μεγαλύτερη διάρκεια ζωής και κάνει οικονομία στην μπαταρία. 

Διψασμένα σκαθάρια 

Το μικροσκοπικό σκαθάρι της ερήμου Ναμίμπ έχει έναν έξυπνο τρόπο επιβίωσης στο ξηρό του περιβάλλον: μαζεύει το νερό στα αυλάκια της πλάτης του συμπυκνώνοντας την ομίχλη σε σταγονίδια. Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο ΜΙΤ ανέπτυξαν ένα νέο υλικό από γυαλί και πλαστικό που μιμείται την πλάτη του σκαθαριού. Το υλικό αυτό μπορεί να συγκεντρώσει νερό ή άλλα υγρά και να αποτελέσει πρώτη ύλη για συσκευές ψύξης, λένε οι επιστήμονες. Οι ίδιοι εκτιμούν ότι το υλικό μπορεί να χρησιμοποιηθεί στον καθαρισμό τοξικών μολύνσεων. 

Το σκαθάρι της ερήμου Ναμίμπ βρήκε έναν τρόπο να επιβιώνει ακόμα και στα πιο ξηρά περιβάλλοντα Δυνατό σαν τον ιστό της αράχνης 

Ακόμα και όταν δε μιλάμε για τον Σπάιντερμαν, ο ιστός της αράχνης είναι επιβεβαιωμένα ένα από τα ισχυρότερα υλικά στη φύση, ισχυρότερο από το ατσάλι, λαμβάνοντας υπ’ όψιν την αναλογία βάρους που μπορεί να σηκώσει. Ο ιστός είναι και ευλύγιστος και ελαφρύς. Πρέπει να είναι κολλώδης σε κάποια σημεία ώστε να παγιδεύσει τα θηράματα και να μην είναι κολλώδης σε κάποια άλλα έτσι ώστε η αράχνη να μπορεί να τον διασχίζει. Απεικόνιση του ιστού της αράχνης, από τα ισχυρότερα υλικά στη φύση 

 Επιστήμονες δημιούργησαν ένα φαρμακευτικό προϊόν που μιμείται την ιδιότητα αυτή: μια ελαστική ταινία που μπορεί να αποκολληθεί από την πληγή χωρίς να τραυματίσει το δέρμα από κάτω της.

Αυτό το κολλώδες υλικό θα αποδειχθεί χρήσιμο, ειδικά για ευαίσθητα δέρματα, όπως των μωρών ή των ηλικιωμένων. Για να δημιουργήσουν την ταινία οι ερευνητές επικόλλησαν μια λεπτή μεμβράνη σιλικόνης στο βασικό υλικό και χρησιμοποιώντας λέιζερ χάραξαν ένα πλέγμα πάνω στη σιλικόνη. Το πλέγμα αυτό κάνει κάποια μέρη του υλικού κολλώδη και κάποια άλλα όχι, ακριβώς δηλαδή όπως είναι ο ιστός αράχνης. Πηγή: Protagon.gr