A A A

Jak żywe

PC Format 10/2018
Rozwijając technologie przyszłości, inżynierowie często korzą się przed Matką Naturą. Co rusz okazuje się, że ukształtowane tysiącami lat ewolucji rozwiązania znane ze świata roślin i zwierząt przydają się także nowoczesnej cywilizacji. Michał Amielańczyk


Sam Steve Jobs powiedział, że „największe innowacje XXI wieku pojawią się na styku biologii i technologii”. Dziś wiele inspirowanych naturą wynalazków nie wykracza poza etap prototypów, bo odwzorowanie ewolucyjnych cudów bywa zbyt skomplikowane i kosztowne, by rezygnować z tradycyjnych materiałów i mechanizmów. Kwestią czasu jest jednak pojawienie się kolejnych rewolucji takich jak rzepy – tego popularnego rodzaju zapięć nie byłoby, gdyby nie owoce łopianu.

Tkaniny naturalne

Opatentowane w 1951 velcro, bo taką nazwę handlową mają rzepy wzorowane na haczykach polnej rośliny, przyjęło się na całym świecie, sprawdzając się zarówno w adidasach, jak i podczas podboju kosmosu, w kombinezonach NASA. I to właśnie różnego typu występujące w naturze tkanki i substancje są chętnie kopiowane w laboratoriach. Wspomniana amerykańska agencja rządowa zainteresowała się kolejnym rodzajem przyczepnej powierzchni – tym razem wziętej od gekona. Dzięki mikrowłoskom na łapach gad bez trudu przywiera do pionowych powierzchni. Silikonowy odpowiednik poduszek zapewni doskonałą przyczepność astronautom, ale też np. robotom naprawczym i zbierającym kosmiczne śmieci – „lepkość” pojawia się pod wpływem nacisku, gdy płytki o rozmiarze włosa uginają się.

Z kolei tzw. efekt lotosu, który został opracowany przez doktora Wilhelma Barthlotta, używany jest dziś podczas produkcji szyb, luster czy płytek. Nanotechnologia pozwoliła odtworzyć właściwości hydrofobowej powierzchni rośliny – drobiny brudu i woda do niej nie przylegają, dzięki czemu np. przeszklony wieżowiec „czyści się sam”. Jeśli natomiast szkło ma być wyjątkowo mocne – bardziej niż np. smartfonowe szkiełka Gorilla – pomocą służy zespół z Uniwersytetu McGilla w Montrealu. Wzorując się na strukturze skorup mięczaków, naukowcy opracowali szkło 200 razy odporniejsze na stłuczenia od zwykłego – za pomocą lasera podziurkowali boki szybki, a następnie wypełnili otwory polimerem. Po upuszczeniu na chodnik szkło może co najwyżej nieznacznie się odkształcić.

Konstrukty natury


Badacze od lat pracują też nad sztuczną pajęczą siecią – dzięki unikatowej strukturze cząsteczkowej jedwab pajęczy jest elastyczny i czterokrotnie mocniejszy od syntetycznego, stosowanego w wojskowości kevlaru. Rok temu na Uniwersytecie Cambridge w końcu udało się opracować „jedwab” bez użycia toksycznych substancji i ekstremalnie wysokich temperatur – nici z hydrożelu ze zmodyfikowaną krzemionką i celulozą absorbują aż 70 proc. energii uderzeń, co daje szansę wykorzystać taką tkaninę w nowoczesnych kaskach czy kamizelkach kuloodpornych. Do myślenia daje też eksperyment naukowców z włoskiego Trento: zaaplikowali stawonogom mieszankę wody, węglowych nanorurek i superwytrzymałego grafenu, a nakarmione nią pająki zaczęły produkować sieć, która okazała się jeszcze trzy razy mocniejsza.

Źródłem inspiracji może być też homo sapiens. Inżynierowie z Boeinga trafili do księgi rekordów Guinnessa jako twórcy „najlżejszego metalu na świecie”.Stworzona przez nich siateczka niklowo-fosforowa jest sto razy lżejsza od styropianu, a za wzór dla tej elastycznej konstrukcji posłużyła struktura ludzkich kości. Wynalazek przyda się w lotnictwie i przemyśle samochodowym. Żywe organizmy ułatwiają też projektowanie całych konstrukcji. Za pomocą tomografu badacze z Uniwersytetu Kalifornijskiego ustalili, jak dzięcioły wytrzymują przeciążenia podczas uderzania w drewno. Połączenie porowatej kości, półelastycznego dzioba i płynu mózgowo-rdzeniowego pozwoliło opracowywać podobnie działające zabezpieczenia np. czarnych skrzynek. Z kolei lekkie, wytrzymujące tysiące uderzeń szczękonóżki skorupiaków zwanych ustonogami stanowią inspirację dla twórców wojskowych egzo­szkieletów i pancerzy.


W 2005 roku Mercedes Benz pokazał światu Bionic – brzydkie, ale dość ekologiczne autko koncepcyjne z wytrzymałym nadwoziem odwzorowującym „klockowaty” szkielet rybki o nazwie kostera gruzełkowata. Opel i Mercedes długo używały też oprogramowania, które pomagało lepiej rozkładać przeciążenia w nadwoziu na podstawie badań struktury drzew i kości, które od lat 90. prowadzi profesor Claus Mattheck z Instytutu Technologicznego w Karlsruhe.


Tagi: sprzęt nauka
Ocena:
Oceń:
Komentarze (0)

Redakcja nie ponosi odpowiedzialności za treść komentarzy. Komentarze wyświetlane są od najnowszych.
Najnowsze aktualności




Artykuły z wydań

  • 2019
  • 2018
  • 2017
  • 2016
  • 2015
  • 2014
  • 2013
  • 2012
  • 2011
  • 2010
  • 2009
  • 2008
  • 2007
Zawartość aktualnego numeru

aktualny numer powiększ okładkę Wybrane artykuły z PC Format 3/2019
Przejdź do innych artykułów
płyta powiększ płytę
Załóż konto
Co daje konto w serwisie pcformat.pl?

Po założeniu konta otrzymujesz możliwość oceniania materiałów, uczestnictwa w życiu forum oraz komentowania artykułów i aktualności przy użyciu indywidualnego identyfikatora.

Załóż konto