Invenções inspiradas na natureza

A ciência da biomimética está agora em um estágio inicial de desenvolvimento. Biomimética é a busca e o empréstimo de várias ideias da natureza e seu uso para resolver os problemas que a humanidade enfrenta. Originalidade, singularidade, precisão impecável e economia de recursos, em que a natureza resolve seus problemas, simplesmente não pode deixar de encantar e causar o desejo de copiar até certo ponto esses processos, substâncias e estruturas surpreendentes. O termo biomimética foi cunhado em 1958 pelo cientista americano Jack E. Steele. E a palavra “biônica” entrou em uso geral nos anos 70 do século passado, quando as séries “O Homem de Seis Milhões de Dólares” e “A Mulher Biótica” apareceram na televisão. Tim McGee adverte que a biometria não deve ser confundida diretamente com a modelagem bioinspirada porque, ao contrário da biomimética, a modelagem bioinspirada não enfatiza o uso econômico dos recursos. Abaixo estão exemplos das realizações da biomimética, onde essas diferenças são mais pronunciadas. Ao criar materiais biomédicos poliméricos, foi utilizado o princípio de funcionamento da concha holotúria (pepino do mar). Os pepinos do mar têm uma característica única – eles podem alterar a dureza do colágeno que forma a cobertura externa do corpo. Quando o pepino-do-mar sente o perigo, aumenta repetidamente a rigidez de sua pele, como se tivesse sido rasgada por uma concha. Por outro lado, se ele precisar se espremer em um espaço estreito, ele pode enfraquecer tanto entre os elementos de sua pele que praticamente se transforma em uma gelatina líquida. Um grupo de cientistas da Case Western Reserve conseguiu criar um material à base de fibras de celulose com propriedades semelhantes: na presença de água, esse material se torna plástico e, quando evapora, solidifica novamente. Os cientistas acreditam que esse material é mais adequado para a produção de eletrodos intracerebrais, que são usados, principalmente, na doença de Parkinson. Quando implantados no cérebro, os eletrodos feitos desse material se tornam plásticos e não danificam o tecido cerebral. A empresa norte-americana de embalagens Ecovative Design criou um grupo de materiais renováveis ​​e biodegradáveis ​​que podem ser usados ​​para isolamento térmico, embalagens, móveis e gabinetes de computador. McGee já tem até um brinquedo feito desse material. Para a produção desses materiais, são utilizadas as cascas de arroz, trigo sarraceno e algodão, nas quais é cultivado o fungo Pleurotus ostreatus (cogumelo-ostra). Uma mistura contendo células de cogumelo ostra e peróxido de hidrogênio é colocada em moldes especiais e mantida no escuro para que o produto endureça sob a influência do micélio do cogumelo. O produto é então seco para parar o crescimento do fungo e prevenir alergias durante o uso do produto. Angela Belcher e sua equipe criaram uma bateria novub que usa um vírus bacteriófago M13 modificado. É capaz de se ligar a materiais inorgânicos como ouro e óxido de cobalto. Como resultado da automontagem do vírus, nanofios bastante longos podem ser obtidos. O grupo de Bletcher conseguiu montar muitos desses nanofios, resultando na base de uma bateria muito potente e extremamente compacta. Em 2009, cientistas demonstraram a possibilidade de usar um vírus geneticamente modificado para criar o ânodo e o cátodo de uma bateria de íons de lítio. A Austrália desenvolveu o mais recente sistema de tratamento de águas residuais Biolytix. Este sistema de filtro pode transformar muito rapidamente o esgoto e o desperdício de alimentos em água de qualidade que pode ser usada para irrigação. No sistema Biolytix, minhocas e organismos do solo fazem todo o trabalho. O uso do sistema Biolytix reduz o consumo de energia em quase 90% e funciona quase 10 vezes mais eficientemente do que os sistemas de limpeza convencionais. O jovem arquiteto australiano Thomas Herzig acredita que há grandes oportunidades para a arquitetura inflável. Para ele, as estruturas infláveis ​​são muito mais eficientes que as tradicionais, devido à leveza e ao mínimo consumo de material. A razão está no fato de que a força de tração atua apenas na membrana flexível, enquanto a força de compressão é oposta por outro meio elástico – o ar, que está presente em toda parte e completamente livre. Graças a esse efeito, a natureza usa estruturas semelhantes há milhões de anos: todo ser vivo é composto por células. A ideia de montar estruturas arquitetônicas a partir de módulos pneumocell feitos de PVC baseia-se nos princípios da construção de estruturas celulares biológicas. As células, patenteadas por Thomas Herzog, são de custo extremamente baixo e permitem criar um número quase ilimitado de combinações. Neste caso, o dano a uma ou mesmo várias pneumocélulas não acarretará a destruição de toda a estrutura. O princípio de operação usado pela Calera Corporation imita em grande parte a criação de cimento natural, que os corais usam durante sua vida para extrair cálcio e magnésio da água do mar para sintetizar carbonatos em temperaturas e pressões normais. E na criação do cimento Calera, o dióxido de carbono é primeiro convertido em ácido carbônico, do qual são obtidos os carbonatos. McGee diz que com esse método, para produzir uma tonelada de cimento, é necessário fixar aproximadamente a mesma quantidade de dióxido de carbono. A produção de cimento da forma tradicional leva à poluição por dióxido de carbono, mas essa tecnologia revolucionária, ao contrário, retira dióxido de carbono do meio ambiente. A empresa americana Novomer, que desenvolve novos materiais sintéticos ecologicamente corretos, criou uma tecnologia para a produção de plásticos, onde o dióxido de carbono e o monóxido de carbono são utilizados como principais matérias-primas. McGee ressalta o valor dessa tecnologia, pois a liberação de gases de efeito estufa e outros gases tóxicos na atmosfera é um dos principais problemas do mundo moderno. Na tecnologia de plásticos da Novomer, os novos polímeros e plásticos podem conter até 50% de dióxido de carbono e monóxido de carbono, e a produção desses materiais requer significativamente menos energia. Essa produção ajudará a reter uma quantidade significativa de gases de efeito estufa, e esses materiais se tornarão biodegradáveis. Assim que um inseto toca a folha de armadilha de uma planta carnívora Vênus, a forma da folha imediatamente começa a mudar, e o inseto se encontra em uma armadilha mortal. Alfred Crosby e seus colegas da Universidade Amherst (Massachusetts) conseguiram criar um material polimérico capaz de reagir de maneira semelhante às menores mudanças de pressão, temperatura ou sob a influência de uma corrente elétrica. A superfície desse material é coberta com lentes microscópicas cheias de ar que podem mudar muito rapidamente sua curvatura (tornar-se convexa ou côncava) com mudanças de pressão, temperatura ou sob a influência da corrente. O tamanho dessas microlentes varia de 50 µm a 500 µm. Quanto menores as próprias lentes e a distância entre elas, mais rápido o material reage às mudanças externas. McGee diz que o que torna este material especial é que ele é criado na interseção da micro e nanotecnologia. Os mexilhões, como muitos outros moluscos bivalves, são capazes de se fixar firmemente a uma variedade de superfícies com a ajuda de filamentos de proteínas especiais e resistentes – os chamados byssus. A camada protetora externa da glândula bissal é um material versátil, extremamente durável e ao mesmo tempo incrivelmente elástico. O professor de química orgânica Herbert Waite da Universidade da Califórnia pesquisa mexilhões há muito tempo e conseguiu recriar um material cuja estrutura é muito semelhante ao material produzido pelos mexilhões. McGee diz que Herbert Waite abriu um novo campo de pesquisa e que seu trabalho já ajudou outro grupo de cientistas a criar a tecnologia PureBond para o tratamento de superfícies de painéis de madeira sem o uso de formaldeído e outras substâncias altamente tóxicas. A pele de tubarão tem uma propriedade completamente única - as bactérias não se multiplicam e, ao mesmo tempo, não é coberta com nenhum lubrificante bactericida. Em outras palavras, a pele não mata as bactérias, elas simplesmente não existem nela. O segredo está em um padrão especial, formado pelas menores escamas de pele de tubarão. Conectando-se umas às outras, essas escamas formam um padrão especial em forma de diamante. Este padrão é reproduzido no filme antibacteriano de proteção Sharklet. McGee acredita que a aplicação desta tecnologia é realmente ilimitada. De fato, a aplicação de uma textura que não permite que as bactérias se multipliquem na superfície de objetos em hospitais e locais públicos pode eliminar as bactérias em 80%. Nesse caso, as bactérias não são destruídas e, portanto, não podem adquirir resistência, como é o caso dos antibióticos. A Tecnologia Sharklet é a primeira tecnologia do mundo a inibir o crescimento bacteriano sem o uso de substâncias tóxicas. de acordo com bigpikture.ru