Des inventions inspirées de la nature

La science du biomimétique est maintenant à un stade précoce de développement. Biomimétique est la recherche et l'emprunt de diverses idées de la nature et leur utilisation pour résoudre les problèmes auxquels l'humanité est confrontée. L'originalité, l'originalité, la précision irréprochable et l'économie des ressources, dans lesquelles la nature résout ses problèmes, ne peuvent que ravir et susciter le désir de copier dans une certaine mesure ces processus, substances et structures étonnants. Le terme biomimétique a été inventé en 1958 par le scientifique américain Jack E. Steele. Et le mot « bionique » s'est généralisé dans les années 70 du siècle dernier, lorsque les séries « The Six Million Dollar Man » et « The Biotic Woman » sont apparues à la télévision. Tim McGee prévient que la biométrie ne doit pas être directement confondue avec la modélisation bioinspirée car, contrairement à la biomimétique, la modélisation bioinspirée ne met pas l'accent sur l'utilisation économique des ressources. Vous trouverez ci-dessous des exemples de réalisations du biomimétique, où ces différences sont les plus prononcées. Lors de la création de matériaux biomédicaux polymères, le principe de fonctionnement de la coquille d'holothurie (concombre de mer) a été utilisé. Les concombres de mer ont un trait unique : ils peuvent modifier la dureté du collagène qui forme l'enveloppe extérieure de leur corps. Lorsque le concombre de mer sent le danger, il augmente à plusieurs reprises la rigidité de sa peau, comme s'il était déchiré par une carapace. À l'inverse, s'il a besoin de se faufiler dans un espace étroit, il peut tellement s'affaiblir entre les éléments de sa peau qu'elle se transforme pratiquement en une gelée liquide. Un groupe de scientifiques de Case Western Reserve a réussi à créer un matériau à base de fibres de cellulose aux propriétés similaires : en présence d'eau, ce matériau devient plastique, et lorsqu'il s'évapore, il se solidifie à nouveau. Les scientifiques pensent qu'un tel matériau est le plus approprié pour la production d'électrodes intracérébrales, qui sont utilisées, en particulier, dans la maladie de Parkinson. Une fois implantées dans le cerveau, les électrodes constituées d'un tel matériau deviendront du plastique et n'endommageront pas le tissu cérébral. La société américaine d'emballage Ecovative Design a créé un groupe de matériaux renouvelables et biodégradables qui peuvent être utilisés pour l'isolation thermique, l'emballage, les meubles et les boîtiers d'ordinateurs. McGee a même déjà un jouet fabriqué à partir de ce matériau. Pour la production de ces matériaux, on utilise les cosses de riz, de sarrasin et de coton, sur lesquelles pousse le champignon Pleurotus ostreatus (pleurotes). Un mélange contenant des cellules de pleurotes et du peroxyde d'hydrogène est placé dans des moules spéciaux et maintenu dans l'obscurité afin que le produit durcisse sous l'influence du mycélium de champignon. Le produit est ensuite séché pour arrêter la croissance du champignon et prévenir les allergies lors de l'utilisation du produit. Angela Belcher et son équipe ont créé une batterie novub qui utilise un virus bactériophage M13 modifié. Il est capable de se fixer sur des matériaux inorganiques tels que l'or et l'oxyde de cobalt. À la suite de l'auto-assemblage du virus, des nanofils assez longs peuvent être obtenus. Le groupe de Bletcher a pu assembler bon nombre de ces nanofils, ce qui a donné la base d'une batterie très puissante et extrêmement compacte. En 2009, des scientifiques ont démontré la possibilité d'utiliser un virus génétiquement modifié pour créer l'anode et la cathode d'une batterie lithium-ion. L'Australie a développé le dernier système de traitement des eaux usées Biolytix. Ce système de filtration peut très rapidement transformer les eaux usées et les déchets alimentaires en eau de qualité pouvant être utilisée pour l'irrigation. Dans le système Biolytix, les vers et les organismes du sol font tout le travail. L'utilisation du système Biolytix réduit la consommation d'énergie de près de 90 % et fonctionne presque 10 fois plus efficacement que les systèmes de nettoyage conventionnels. Le jeune architecte australien Thomas Herzig pense qu'il existe d'énormes opportunités pour l'architecture gonflable. Selon lui, les structures gonflables sont beaucoup plus efficaces que les structures traditionnelles, en raison de leur légèreté et de leur consommation minimale de matériaux. La raison réside dans le fait que la force de traction n'agit que sur la membrane flexible, tandis que la force de compression s'oppose à un autre milieu élastique, l'air, présent partout et totalement libre. Grâce à cet effet, la nature utilise des structures similaires depuis des millions d'années : chaque être vivant est constitué de cellules. L'idée d'assembler des structures architecturales à partir de modules pneumocell en PVC est basée sur les principes de construction de structures cellulaires biologiques. Les cellules, brevetées par Thomas Herzog, sont extrêmement économiques et vous permettent de créer un nombre presque illimité de combinaisons. Dans ce cas, l'endommagement d'une ou même de plusieurs pneumocellules n'entraînera pas la destruction de toute la structure. Le principe de fonctionnement utilisé par la Calera Corporation imite largement la création de ciment naturel, que les coraux utilisent au cours de leur vie pour extraire le calcium et le magnésium de l'eau de mer afin de synthétiser des carbonates à des températures et pressions normales. Et dans la création du ciment Calera, le dioxyde de carbone est d'abord converti en acide carbonique, à partir duquel des carbonates sont ensuite obtenus. McGee dit qu'avec cette méthode, pour produire une tonne de ciment, il faut fixer à peu près la même quantité de dioxyde de carbone. La production de ciment de manière traditionnelle entraîne une pollution par le dioxyde de carbone, mais cette technologie révolutionnaire, au contraire, prélève du dioxyde de carbone dans l'environnement. La société américaine Novomer, qui développe de nouveaux matériaux synthétiques respectueux de l'environnement, a créé une technologie de production de plastiques, où le dioxyde de carbone et le monoxyde de carbone sont utilisés comme principales matières premières. McGee souligne la valeur de cette technologie, car la libération de gaz à effet de serre et d'autres gaz toxiques dans l'atmosphère est l'un des principaux problèmes du monde moderne. Dans la technologie des plastiques de Novomer, les nouveaux polymères et plastiques peuvent contenir jusqu'à 50 % de dioxyde de carbone et de monoxyde de carbone, et la production de ces matériaux nécessite beaucoup moins d'énergie. Une telle production contribuera à lier une quantité importante de gaz à effet de serre, et ces matériaux eux-mêmes deviennent biodégradables. Dès qu'un insecte touche la feuille de piégeage d'une plante carnivore Venus flytrap, la forme de la feuille commence immédiatement à changer et l'insecte se retrouve dans un piège mortel. Alfred Crosby et ses collègues de l'Université d'Amherst (Massachusetts) ont réussi à créer un matériau polymère capable de réagir de manière similaire aux moindres changements de pression, de température ou sous l'influence d'un courant électrique. La surface de ce matériau est recouverte de lentilles microscopiques remplies d'air qui peuvent très rapidement changer de courbure (devenir convexes ou concaves) avec des changements de pression, de température ou sous l'influence du courant. La taille de ces microlentilles varie de 50 µm à 500 µm. Plus les lentilles elles-mêmes et la distance qui les sépare sont petites, plus le matériau réagit rapidement aux changements externes. McGee dit que ce qui rend ce matériau spécial, c'est qu'il est créé à l'intersection de la micro et de la nanotechnologie. Les moules, comme de nombreux autres mollusques bivalves, sont capables de se fixer fermement à une variété de surfaces à l'aide de filaments protéiques spéciaux et résistants - le soi-disant byssus. La couche protectrice externe de la glande byssale est un matériau polyvalent, extrêmement durable et en même temps incroyablement élastique. Le professeur de chimie organique Herbert Waite de l'Université de Californie étudie les moules depuis très longtemps et il a réussi à recréer un matériau dont la structure est très similaire à celle produite par les moules. McGee dit qu'Herbert Waite a ouvert un tout nouveau domaine de recherche et que son travail a déjà aidé un autre groupe de scientifiques à créer la technologie PureBond pour traiter les surfaces des panneaux de bois sans utiliser de formaldéhyde et d'autres substances hautement toxiques. La peau de requin a une propriété tout à fait unique - les bactéries ne s'y multiplient pas et, en même temps, elle n'est recouverte d'aucun lubrifiant bactéricide. En d'autres termes, la peau ne tue pas les bactéries, elles n'existent tout simplement pas dessus. Le secret réside dans un motif spécial, formé par les plus petites écailles de peau de requin. Reliées les unes aux autres, ces écailles forment un motif spécial en forme de losange. Ce motif est reproduit sur le film protecteur antibactérien Sharklet. McGee croit que l'application de cette technologie est vraiment illimitée. En effet, l'application d'une telle texture qui ne permet pas aux bactéries de se multiplier à la surface des objets dans les hôpitaux et lieux publics permet de se débarrasser des bactéries à 80%. Dans ce cas, les bactéries ne sont pas détruites et, par conséquent, elles ne peuvent pas acquérir de résistance, comme c'est le cas avec les antibiotiques. La technologie Sharklet est la première technologie au monde à inhiber la croissance bactérienne sans utiliser de substances toxiques. selon bigpikture.ru