Inventos inspirados en la naturaleza

La ciencia de la biomimética se encuentra ahora en una etapa temprana de desarrollo. Biomimética es la búsqueda y el préstamo de varias ideas de la naturaleza y su uso para resolver los problemas que enfrenta la humanidad. La originalidad, lo inusual, la precisión impecable y la economía de los recursos, en los que la naturaleza resuelve sus problemas, simplemente no pueden dejar de deleitar y provocar el deseo de copiar estos asombrosos procesos, sustancias y estructuras hasta cierto punto. El término biomimética fue acuñado en 1958 por el científico estadounidense Jack E. Steele. Y la palabra “biónica” se generalizó en los años 70 del siglo pasado, cuando aparecieron en televisión las series “El hombre de los seis millones de dólares” y “La mujer biótica”. Tim McGee advierte que la biometría no debe confundirse directamente con el modelado bioinspirado porque, a diferencia de la biomimética, el modelado bioinspirado no enfatiza el uso económico de los recursos. A continuación se muestran ejemplos de los logros de la biomimética, donde estas diferencias son más pronunciadas. Al crear materiales biomédicos poliméricos, se utilizó el principio de funcionamiento de la concha holoturia (pepino de mar). Los pepinos de mar tienen un rasgo único: pueden cambiar la dureza del colágeno que forma la cubierta exterior de su cuerpo. Cuando el pepino de mar siente peligro, aumenta repetidamente la rigidez de su piel, como si la desgarrara un caparazón. Por el contrario, si necesita meterse en un espacio estrecho, puede debilitarse tanto entre los elementos de su piel que prácticamente se convierte en una gelatina líquida. Un grupo de científicos de Case Western Reserve logró crear un material a base de fibras de celulosa con propiedades similares: en presencia de agua, este material se vuelve plástico, y al evaporarse vuelve a solidificarse. Los científicos creen que dicho material es el más adecuado para la producción de electrodos intracerebrales, que se utilizan, en particular, en la enfermedad de Parkinson. Cuando se implantan en el cerebro, los electrodos hechos de dicho material se vuelven plásticos y no dañan el tejido cerebral. La empresa estadounidense de embalaje Ecovative Design ha creado un grupo de materiales renovables y biodegradables que se pueden utilizar para aislamiento térmico, embalaje, muebles y carcasas de ordenadores. McGee incluso ya tiene un juguete hecho con este material. Para la producción de estos materiales se utilizan las cáscaras de arroz, trigo sarraceno y algodón, sobre las que se cultiva el hongo Pleurotus ostreatus (hongo ostra). Una mezcla que contiene células de hongo ostra y peróxido de hidrógeno se coloca en moldes especiales y se mantiene en la oscuridad para que el producto se endurezca bajo la influencia del micelio del hongo. Luego, el producto se seca para detener el crecimiento del hongo y prevenir alergias durante el uso del producto. Angela Belcher y su equipo han creado una batería novub que utiliza un virus bacteriófago M13 modificado. Es capaz de adherirse a materiales inorgánicos como el oro y el óxido de cobalto. Como resultado del autoensamblaje del virus, se pueden obtener nanocables bastante largos. El grupo de Bletcher pudo ensamblar muchos de estos nanocables, lo que dio como resultado una batería muy poderosa y extremadamente compacta. En 2009, los científicos demostraron la posibilidad de usar un virus modificado genéticamente para crear el ánodo y el cátodo de una batería de iones de litio. Australia ha desarrollado el último sistema de tratamiento de aguas residuales Biolytix. Este sistema de filtro puede convertir muy rápidamente las aguas residuales y los desechos de alimentos en agua de calidad que se puede utilizar para el riego. En el sistema Biolytix, las lombrices y los organismos del suelo hacen todo el trabajo. El uso del sistema Biolytix reduce el consumo de energía en casi un 90 % y funciona casi 10 veces más eficientemente que los sistemas de limpieza convencionales. El joven arquitecto australiano Thomas Herzig cree que existen grandes oportunidades para la arquitectura inflable. En su opinión, las estructuras hinchables son mucho más eficientes que las tradicionales, por su ligereza y mínimo consumo de material. La razón radica en el hecho de que la fuerza de tracción actúa solo sobre la membrana flexible, mientras que la fuerza de compresión se opone a otro medio elástico: el aire, que está presente en todas partes y completamente libre. Gracias a este efecto, la naturaleza utiliza estructuras similares desde hace millones de años: todo ser vivo está formado por células. La idea de ensamblar estructuras arquitectónicas a partir de módulos de pneumocell hechos de PVC se basa en los principios de construcción de estructuras celulares biológicas. Las celdas, patentadas por Thomas Herzog, tienen un costo extremadamente bajo y le permiten crear un número casi ilimitado de combinaciones. En este caso, el daño a una o incluso varias neumocélulas no implicará la destrucción de toda la estructura. El principio de funcionamiento utilizado por Calera Corporation imita en gran medida la creación de cemento natural, que los corales utilizan durante su vida para extraer calcio y magnesio del agua de mar con el fin de sintetizar carbonatos a temperaturas y presiones normales. Y en la creación del cemento Calera, el dióxido de carbono se convierte primero en ácido carbónico, del que luego se obtienen los carbonatos. McGee dice que con este método, para producir una tonelada de cemento, es necesario fijar aproximadamente la misma cantidad de dióxido de carbono. La producción de cemento de la manera tradicional conduce a la contaminación por dióxido de carbono, pero esta tecnología revolucionaria, por el contrario, toma dióxido de carbono del medio ambiente. La empresa estadounidense Novomer, que desarrolla nuevos materiales sintéticos amigables con el medio ambiente, ha creado una tecnología para producir plásticos, donde el dióxido de carbono y el monóxido de carbono se utilizan como materias primas principales. McGee destaca el valor de esta tecnología, ya que la liberación de gases de efecto invernadero y otros gases tóxicos a la atmósfera es uno de los principales problemas del mundo moderno. En la tecnología de plásticos de Novomer, los nuevos polímeros y plásticos pueden contener hasta un 50 % de dióxido de carbono y monóxido de carbono, y la producción de estos materiales requiere mucha menos energía. Tal producción ayudará a unir una cantidad significativa de gases de efecto invernadero, y estos materiales se volverán biodegradables. Tan pronto como un insecto toca la hoja trampa de una planta carnívora Venus atrapamoscas, la forma de la hoja comienza a cambiar de inmediato y el insecto se encuentra en una trampa mortal. Alfred Crosby y sus colegas de la Universidad de Amherst (Massachusetts) lograron crear un material polimérico que es capaz de reaccionar de manera similar a los más mínimos cambios de presión, temperatura o bajo la influencia de una corriente eléctrica. La superficie de este material está cubierta con lentes microscópicas llenas de aire que pueden cambiar muy rápidamente su curvatura (volverse convexas o cóncavas) con cambios de presión, temperatura o bajo la influencia de la corriente. El tamaño de estas microlentes varía de 50 µm a 500 µm. Cuanto más pequeñas son las lentes y la distancia entre ellas, más rápido reacciona el material a los cambios externos. McGee dice que lo que hace que este material sea especial es que se crea en la intersección de la micro y la nanotecnología. Los mejillones, como muchos otros moluscos bivalvos, pueden adherirse firmemente a una variedad de superficies con la ayuda de filamentos de proteínas especiales y resistentes, los llamados byssus. La capa protectora exterior de la glándula bisal es un material versátil, extremadamente duradero y, al mismo tiempo, increíblemente elástico. El profesor de Química Orgánica Herbert Waite de la Universidad de California ha estado investigando los mejillones durante mucho tiempo y logró recrear un material cuya estructura es muy similar al material producido por los mejillones. McGee dice que Herbert Waite ha abierto un campo de investigación completamente nuevo y que su trabajo ya ha ayudado a otro grupo de científicos a crear la tecnología PureBond para tratar superficies de paneles de madera sin el uso de formaldehído y otras sustancias altamente tóxicas. La piel de tiburón tiene una propiedad completamente única: las bacterias no se multiplican y, al mismo tiempo, no está cubierta con ningún lubricante bactericida. En otras palabras, la piel no mata las bacterias, simplemente no existen en ella. El secreto radica en un patrón especial, que está formado por las escamas más pequeñas de piel de tiburón. Conectándose entre sí, estas escamas forman un patrón especial en forma de diamante. Este patrón se reproduce en la película protectora antibacteriana Sharklet. McGee cree que la aplicación de esta tecnología es verdaderamente ilimitada. De hecho, la aplicación de una textura que no permita que las bacterias se multipliquen en la superficie de los objetos en hospitales y lugares públicos puede eliminar las bacterias en un 80 %. En este caso, las bacterias no se destruyen y, por lo tanto, no pueden adquirir resistencia, como ocurre con los antibióticos. Sharklet Technology es la primera tecnología del mundo que inhibe el crecimiento bacteriano sin el uso de sustancias tóxicas. según bigpikture.ru