자연에서 영감을 받은 발명품

생체모방 과학은 현재 개발 초기 단계에 있습니다. 생체 모방 자연에서 다양한 아이디어를 검색하고 차용하여 인류가 직면한 문제를 해결하는 데 활용하는 것입니다. 자연이 문제를 해결하는 독창성, 특이성, 완벽한 정확성 및 자원의 경제성은 단순히 이러한 놀라운 과정, 물질 및 구조를 어느 정도 복제하려는 욕망을 불러일으키지 않을 수 없습니다. 생체모방이라는 용어는 1958년 미국 과학자 Jack E. Steele에 의해 만들어졌습니다. 그리고 "바이오 공학"이라는 단어는 "70 백만 달러의 남자"와 "바이오틱 여성"시리즈가 TV에 등장한 지난 세기의 XNUMX 년대에 일반적으로 사용되었습니다. Tim McGee는 생체모방과 달리 생체모방 모델링은 자원의 경제적 사용을 강조하지 않기 때문에 생체인식이 생체모방 모델링과 직접적으로 혼동되어서는 안 된다고 경고합니다. 다음은 이러한 차이가 가장 두드러지는 생체모방의 성과에 대한 예입니다. 고분자 생의학 재료를 만들 때 홀로투리안 껍질(해삼)의 작동 원리를 사용했습니다. 해삼은 독특한 특성을 가지고 있습니다. 해삼은 몸의 외피를 형성하는 콜라겐의 경도를 변화시킬 수 있습니다. 해삼은 위험을 감지하면 껍질을 벗기듯 반복적으로 피부의 탄력을 높인다. 반대로, 좁은 틈에 끼어 넣어야 하는 경우 피부의 요소 사이가 너무 약해져서 실제로 액체 젤리로 변할 수 있습니다. Case Western Reserve의 과학자 그룹은 유사한 특성을 가진 셀룰로오스 섬유를 기반으로 한 재료를 만들었습니다. 이 재료는 물이 있으면 플라스틱이 되고 증발하면 다시 고형화됩니다. 과학자들은 그러한 물질이 특히 파킨슨병에 사용되는 뇌내 전극의 생산에 가장 적합하다고 믿고 있습니다. 뇌에 이식되면 이러한 재료로 만들어진 전극이 플라스틱이 되어 뇌 조직을 손상시키지 않습니다. 미국 포장 회사인 Ecovative Design은 단열재, 포장재, 가구 및 컴퓨터 케이스에 사용할 수 있는 재생 가능 및 생분해성 재료 그룹을 만들었습니다. McGee는 이미 이 재료로 만든 장난감을 가지고 있습니다. 이러한 재료의 생산을 위해 쌀, 메밀 및 면화의 껍질이 사용되며 곰팡이 Pleurotus ostreatus(굴 버섯)가 자랍니다. 느타리버섯 균체와 과산화수소를 함유한 혼합물을 특수 틀에 넣고 암소에서 보관하여 버섯 균사체의 영향으로 제품이 굳어지도록 합니다. 그런 다음 제품을 건조하여 곰팡이의 성장을 멈추고 제품 사용 중 알레르기를 예방합니다. Angela Belcher와 그녀의 팀은 변형된 M13 박테리오파지 바이러스를 사용하는 새로운 배터리를 만들었습니다. 금, 산화코발트와 같은 무기물에 스스로 붙을 수 있다. 바이러스 자가조립의 결과 다소 긴 나노와이어를 얻을 수 있다. Bletcher의 그룹은 이러한 많은 나노와이어를 조립할 수 있었고 결과적으로 매우 강력하고 매우 컴팩트한 배터리의 기초가 되었습니다. 2009년 과학자들은 유전자 변형 바이러스를 사용하여 리튬 이온 배터리의 양극과 음극을 만들 가능성을 보여주었습니다. 호주는 최신 Biolytix 폐수 처리 시스템을 개발했습니다. 이 필터 시스템은 하수와 음식물 쓰레기를 관개용으로 사용할 수 있는 양질의 물로 매우 빠르게 전환할 수 있습니다. Biolytix 시스템에서는 벌레와 토양 유기체가 모든 작업을 수행합니다. Biolytix 시스템을 사용하면 에너지 소비가 거의 90% 감소하고 기존 세척 시스템보다 거의 10배 더 효율적으로 작동합니다. 젊은 호주 건축가 Thomas Herzig는 팽창식 건축에 엄청난 기회가 있다고 믿습니다. 그의 의견에 따르면 팽창식 구조는 가벼움과 최소한의 재료 소비로 인해 기존 구조보다 훨씬 효율적입니다. 그 이유는 인장력이 유연한 멤브레인에만 작용하는 반면 압축력은 모든 곳에 존재하고 완전히 자유로운 또 다른 탄성 매체인 공기에 의해 반대된다는 사실에 있습니다. 이 효과 덕분에 자연은 수백만 년 동안 유사한 구조를 사용해 왔습니다. 모든 생명체는 세포로 구성되어 있습니다. PVC로 만든 뉴모셀 모듈에서 건축 구조를 조립한다는 아이디어는 생물학적 세포 구조를 구축하는 원리에 기반을 두고 있습니다. Thomas Herzog가 특허를 받은 셀은 매우 저렴하며 거의 무제한의 조합을 만들 수 있습니다. 이 경우 하나 또는 여러 개의 뉴모셀이 손상되더라도 전체 구조가 파괴되지는 않습니다. Calera Corporation에서 사용하는 작동 원리는 산호가 일생 동안 상온 및 압력에서 탄산염을 합성하기 위해 해수에서 칼슘과 마그네슘을 추출하는 데 사용하는 천연 시멘트 생성을 모방합니다. 그리고 Calera 시멘트를 만들 때 이산화탄소는 먼저 탄산으로 전환되어 탄산염이 생성됩니다. McGee는 이 방법으로 시멘트 XNUMX톤을 생산하려면 거의 같은 양의 이산화탄소를 고정해야 한다고 말합니다. 전통적인 방식으로 시멘트를 생산하면 이산화탄소 오염이 발생하지만 이 혁신적인 기술은 반대로 환경에서 이산화탄소를 흡수합니다. 새로운 친환경 합성소재를 개발하는 미국 기업 노보머(Novomer)는 이산화탄소와 일산화탄소를 주원료로 하는 플라스틱 생산 기술을 개발했다. McGee는 온실 가스 및 기타 독성 가스를 대기로 방출하는 것이 현대 사회의 주요 문제 중 하나이기 때문에 이 기술의 가치를 강조합니다. Novomer의 플라스틱 기술에서 새로운 폴리머와 플라스틱은 최대 50%의 이산화탄소와 일산화탄소를 함유할 수 있으며 이러한 재료의 생산에는 훨씬 적은 에너지가 필요합니다. 이러한 생산은 상당한 양의 온실 가스를 묶는 데 도움이 될 것이며 이러한 물질 자체는 생분해됩니다. 곤충이 육식성 파리지옥 식물의 덫에 걸린 잎에 닿자마자 잎의 모양이 즉시 바뀌기 시작하고 곤충은 죽음의 덫에 빠지게 됩니다. Amherst University(Massachusetts)의 Alfred Crosby와 그의 동료들은 압력, 온도 또는 전류의 영향을 받는 가장 작은 변화에도 유사한 방식으로 반응할 수 있는 고분자 재료를 만들었습니다. 이 물질의 표면은 공기가 채워진 미세한 렌즈로 덮여 있어 압력, 온도 또는 전류의 영향으로 곡률을 매우 빠르게 변경할 수 있습니다(볼록 또는 오목하게 됨). 이러한 마이크로렌즈의 크기는 50 µm에서 500 µm까지 다양합니다. 렌즈 자체와 렌즈 사이의 거리가 작을수록 재료가 외부 변화에 더 빨리 반응합니다. McGee는 이 물질을 특별하게 만드는 것은 그것이 마이크로 기술과 나노 기술의 교차점에서 만들어지기 때문이라고 말합니다. 다른 많은 이매패류 연체동물과 마찬가지로 홍합은 특수 단백질 필라멘트의 도움으로 다양한 표면에 단단히 부착할 수 있습니다. 비살샘의 외부 보호층은 다용도이며 내구성이 매우 높으며 동시에 매우 탄력적인 소재입니다. 캘리포니아 대학의 유기화학 교수 허버트 웨이트(Herbert Waite)는 아주 오랫동안 홍합을 연구해 왔으며, 홍합에서 생산되는 물질과 구조가 매우 유사한 물질을 재창조하는 데 성공했습니다. McGee는 Herbert Waite가 완전히 새로운 연구 분야를 개척했으며 그의 연구는 이미 다른 과학자 그룹이 포름알데히드 및 ​​기타 고독성 물질을 사용하지 않고 목재 패널 표면을 처리하는 PureBond 기술을 만드는 데 도움을 주었다고 말합니다. 상어 피부는 완전히 독특한 특성을 가지고 있습니다. 박테리아가 번식하지 않으며 동시에 살균 윤활제로 덮여 있지도 않습니다. 즉, 피부는 박테리아를 죽이지 않고 단순히 존재하지 않습니다. 비밀은 상어 피부의 가장 작은 비늘로 형성된 특별한 패턴에 있습니다. 이 비늘은 서로 연결되어 특별한 다이아몬드 모양의 패턴을 형성합니다. 이 패턴은 샤클렛 보호 항균 필름에 재현되어 있습니다. McGee는 이 기술의 적용이 정말 무궁무진하다고 믿습니다. 실제로 병원이나 공공장소에서 물건 표면에 세균이 번식하지 않는 질감을 적용하면 세균을 80% 정도 제거할 수 있다. 이 경우 박테리아는 파괴되지 않으므로 항생제의 경우와 같이 내성을 얻을 수 없습니다. Sharklet Technology는 독성 물질을 사용하지 않고 세균 증식을 억제하는 세계 최초의 기술입니다. bigpikture.ru에 따르면