Təbiətdən ilhamlanan ixtiralar

Biomimetika elmi indi inkişafın ilkin mərhələsindədir. Biomimetika təbiətdən müxtəlif ideyaların axtarışı və alınması və onlardan bəşəriyyətin üzləşdiyi problemlərin həllində istifadə edilməsidir. Təbiətin öz problemlərini həll etdiyi orijinallıq, qeyri-adilik, qüsursuz dəqiqlik və ehtiyatların qənaəti sadəcə olaraq bu heyrətamiz prosesləri, maddələri və strukturları müəyyən dərəcədə ləzzətləndirməyə və kopyalamaq istəyinə səbəb ola bilməz. Biomimetika termini 1958-ci ildə amerikalı alim Cek E. Stil tərəfindən təklif edilmişdir. Və "bionika" sözü keçən əsrin 70-ci illərində televiziyada "Altı milyon dollarlıq adam" və "Biotik qadın" serialları göründüyü zaman ümumi istifadəyə verildi. Tim McGee xəbərdarlıq edir ki, biometrikanı bioinspired modelləşdirmə ilə birbaşa qarışdırmaq olmaz, çünki biomimetikadan fərqli olaraq bioinspired modelləşdirmə resursların qənaətli istifadəsini vurğulamır. Aşağıda bu fərqlərin ən çox ifadə olunduğu biomimetikanın nailiyyətlərinə dair nümunələr verilmişdir. Polimer biotibbi materiallar yaratarkən holoturian qabığının (dəniz xiyarının) işləmə prinsipindən istifadə edilmişdir. Dəniz xiyarlarının unikal bir xüsusiyyəti var - bədənlərinin xarici örtüyünü təşkil edən kollagenin sərtliyini dəyişdirə bilər. Dəniz xiyarları təhlükə hiss etdikdə, sanki qabıq qoparmış kimi dərisinin sərtliyini dəfələrlə artırır. Əksinə, dar bir boşluğa sıxmaq lazımdırsa, o, dərisinin elementləri arasında o qədər zəifləyə bilər ki, praktik olaraq maye jele çevrilir. Case Western Reserve-dən olan bir qrup alim oxşar xüsusiyyətlərə malik sellüloza lifləri əsasında material yaratmağa müvəffəq olub: suyun mövcudluğunda bu material plastik olur, buxarlananda isə yenidən bərkiyir. Alimlər hesab edirlər ki, bu cür material, xüsusən də Parkinson xəstəliyində istifadə olunan intraserebral elektrodların istehsalı üçün ən uyğundur. Beyinə implantasiya edildikdə, belə materialdan hazırlanmış elektrodlar plastik hala gələcək və beyin toxumasına zərər verməyəcək. ABŞ-ın qablaşdırma şirkəti Ecovative Design istilik izolyasiyası, qablaşdırma, mebel və kompüter qutuları üçün istifadə oluna bilən bərpa olunan və bioloji parçalana bilən materiallar qrupu yaratmışdır. McGee hətta bu materialdan hazırlanmış oyuncağa sahibdir. Bu materialların istehsalı üçün düyü, qarabaşaq yarması və pambıq qabıqlarından istifadə olunur ki, onların üzərində Pleurotus ostreatus (istiridyə göbələyi) göbələyi yetişdirilir. İstiridyə göbələk hüceyrələri və hidrogen peroksiddən ibarət qarışıq xüsusi qəliblərə yerləşdirilir və qaranlıqda saxlanılır ki, məhsul göbələk miselyumunun təsiri altında sərtləşsin. Daha sonra göbələklərin böyüməsini dayandırmaq və məhsulun istifadəsi zamanı allergiyanın qarşısını almaq üçün məhsul qurudulur. Angela Belcher və onun komandası dəyişdirilmiş M13 bakteriofaq virusundan istifadə edən novub batareyası yaradıblar. Qızıl və kobalt oksidi kimi qeyri-üzvi materiallara yapışa bilir. Virusun öz-özünə yığılması nəticəsində kifayət qədər uzun nanotellər əldə etmək olar. Bletcherin qrupu bu nanotellərin çoxunu yığa bildi və nəticədə çox güclü və son dərəcə yığcam batareyanın əsası qoyuldu. 2009-cu ildə alimlər litium-ion batareyasının anod və katodunu yaratmaq üçün genetik cəhətdən dəyişdirilmiş virusdan istifadə etmək imkanını nümayiş etdirdilər. Avstraliya ən son Biolytix tullantı sularının təmizlənməsi sistemini işləyib hazırlayıb. Bu filtr sistemi çox tez kanalizasiya və qida tullantılarını suvarma üçün istifadə edilə bilən keyfiyyətli suya çevirə bilir. Biolytix sistemində qurdlar və torpaq orqanizmləri bütün işləri görür. Biolytix sistemindən istifadə enerji istehlakını demək olar ki, 90% azaldır və adi təmizləmə sistemlərindən demək olar ki, 10 dəfə daha səmərəli işləyir. Gənc avstraliyalı memar Tomas Herziq hesab edir ki, şişmə memarlıq üçün böyük imkanlar var. Onun fikrincə, şişmə konstruksiyalar yüngülliyinə və minimal material sərfiyyatına görə ənənəvi konstruksiyalardan qat-qat səmərəlidir. Səbəb ondan ibarətdir ki, dartma qüvvəsi yalnız çevik membrana təsir edir, sıxılma qüvvəsinə isə başqa bir elastik mühit - hər yerdə mövcud olan və tamamilə sərbəst olan hava qarşı çıxır. Bu təsir sayəsində təbiət milyonlarla ildir oxşar quruluşlardan istifadə edir: hər canlı hüceyrədən ibarətdir. PVC-dən hazırlanmış pnevmosel modullarından memarlıq strukturlarının yığılması ideyası bioloji hüceyrə strukturlarının qurulması prinsiplərinə əsaslanır. Thomas Herzog tərəfindən patentləşdirilmiş hüceyrələr olduqca aşağı qiymətə malikdir və demək olar ki, qeyri-məhdud sayda kombinasiya yaratmağa imkan verir. Bu vəziyyətdə bir və ya hətta bir neçə pnevmoselin zədələnməsi bütün strukturun məhvinə səbəb olmayacaqdır. Calera Korporasiyası tərəfindən istifadə edilən iş prinsipi, mərcanların normal temperatur və təzyiqlərdə karbonat sintez etmək üçün dəniz suyundan kalsium və maqnezium çıxarmaq üçün həyatı boyu istifadə etdiyi təbii sementin yaradılmasını böyük ölçüdə təqlid edir. Kalera sementinin yaradılmasında isə karbon qazı əvvəlcə karbon turşusuna çevrilir, ondan sonra karbonatlar alınır. McGee deyir ki, bu üsulla bir ton sement istehsal etmək üçün təxminən eyni miqdarda karbon qazı fiksasiya etmək lazımdır. Sementin ənənəvi üsulla istehsalı karbon qazı ilə çirklənməsinə gətirib çıxarır, lakin bu inqilabi texnologiya, əksinə, ətraf mühitdən karbon qazını alır. Yeni ekoloji cəhətdən təmiz sintetik materiallar hazırlayan Amerikanın Novomer şirkəti əsas xammal kimi karbon qazı və karbonmonoksidin istifadə olunduğu plastiklərin istehsalı texnologiyasını yaradıb. McGee bu texnologiyanın dəyərini vurğulayır, çünki istixana qazlarının və digər zəhərli qazların atmosferə atılması müasir dünyanın əsas problemlərindən biridir. Novomerin plastik texnologiyasında yeni polimerlər və plastiklər 50%-ə qədər karbon qazı və karbon monoksit ehtiva edə bilər və bu materialların istehsalı əhəmiyyətli dərəcədə az enerji tələb edir. Belə istehsal əhəmiyyətli miqdarda istixana qazlarının bağlanmasına kömək edəcək və bu materiallar özləri bioloji parçalana bilər. Bir böcək ətyeyən Venera milçək tələsi bitkisinin tələyə salan yarpağına toxunan kimi yarpağın forması dərhal dəyişməyə başlayır və həşərat özünü ölüm tələsində tapır. Alfred Crosby və onun Amherst Universitetindən (Massaçusets) həmkarları təzyiq, temperatur və ya elektrik cərəyanının təsiri altında ən kiçik dəyişikliklərə oxşar şəkildə reaksiya verə bilən polimer material yaratmağa müvəffəq oldular. Bu materialın səthi təzyiq, temperatur və ya cərəyanın təsiri altında əyriliyini çox tez dəyişə bilən (qabarıq və ya konkav) mikroskopik, hava ilə doldurulmuş linzalarla örtülmüşdür. Bu mikrolinzaların ölçüsü 50 µm ilə 500 µm arasında dəyişir. Linzaların özləri və aralarındakı məsafə nə qədər kiçik olsa, material xarici dəyişikliklərə daha sürətli reaksiya verir. McGee deyir ki, bu materialı xüsusi edən onun mikro və nanotexnologiyanın kəsişməsində yaradılmasıdır. Midiya, bir çox digər ikiqapaqlı mollyuskalar kimi, xüsusi, ağır yük daşıyan zülal filamentlərinin - byssus adlanan filamentlərin köməyi ilə müxtəlif səthlərə möhkəm yapışa bilir. Byssal bezinin xarici qoruyucu təbəqəsi çox yönlü, son dərəcə davamlı və eyni zamanda inanılmaz dərəcədə elastik bir materialdır. Kaliforniya Universitetinin üzvi kimya professoru Herbert Waite çox uzun müddətdir ki, midye üzərində araşdırma aparır və quruluşu midyelərin istehsal etdiyi materiala çox oxşar olan materialı yenidən yaratmağa müvəffəq olub. McGee deyir ki, Herbert Waite tamamilə yeni bir tədqiqat sahəsi açdı və onun işi artıq başqa bir qrup elm adamına formaldehid və digər yüksək zəhərli maddələrdən istifadə etmədən taxta panellərin səthlərini müalicə etmək üçün PureBond texnologiyasını yaratmağa kömək etdi. Köpəkbalığı dərisinin tamamilə unikal bir xüsusiyyəti var - bakteriyalar onun üzərində çoxalmır və eyni zamanda heç bir bakterisid sürtkü ilə örtülmür. Başqa sözlə, dəri bakteriyaları öldürmür, sadəcə olaraq onun üzərində yoxdur. Bunun sirri köpəkbalığı dərisinin ən kiçik pulcuqlarından əmələ gələn xüsusi naxışdadır. Bu tərəzilər bir-biri ilə birləşdirilərək xüsusi almaz formalı naxış əmələ gətirir. Bu nümunə Sharklet qoruyucu antibakterial filmdə əks olunub. McGee hesab edir ki, bu texnologiyanın tətbiqi həqiqətən sonsuzdur. Həqiqətən də xəstəxanalarda və ictimai yerlərdə obyektlərin səthində bakteriyaların çoxalmasına imkan verməyən belə bir teksturanın tətbiqi bakteriyalardan 80% xilas ola bilər. Bu vəziyyətdə bakteriyalar məhv edilmir və buna görə də antibiotiklərdə olduğu kimi müqavimət əldə edə bilməzlər. Sharklet Technology zəhərli maddələrdən istifadə etmədən bakteriyaların böyüməsini maneə törədən dünyada ilk texnologiyadır. bigpikture.ru saytının məlumatına görə