Кожата от акула и люспите на змиорките са дрехите на бъдещето
Изпуснахме един от най-добрите топлоизолационни материали от овце, велкро от растения от магарешки бодил, самопочистващи се, водоотблъскващи дрехи от лотоса, най-ефективните бански костюми от акули и най-новата броня от охлюви, риби и паяци. Има много решения в живия свят през милионите години на еволюция, на които човек само дълго време е гледал със завист. Сега инженерството е достигнало ниво, когато е станало способно да копира и използва изобретенията на природата.
Биомимикрията или биомиметиката (от гръцката дума bios = живот и mimesis = имитация) е дисциплина, предназначена да съчетава биологията и инженерството. Основната му цел е да приложи структурата и механизмите на живите същества на практическо ниво в изкуствени материали и машини, копирайки донякъде естествените организми, усъвършенствани от еволюцията в продължение на милиони години. Предишната област на науката беше бионика, но напоследък този термин се присвоява все повече и повече от медицината, където се използва за заместване на органи или части от тялото с механична версия.
Биоматериали
Голяма част от биомиметиката е разработването и производството на биоматериали, които могат да се използват за различни цели. Биоматериалите могат да се използват за много цели. В нашата статия се занимаваме с биоматериали, използвани за защита на тялото, т.е. за облекло и за защита на телесната повърхност от повреди.
Презентация на Джанин Бенюс, световноизвестен американски експерт по биомимикрия (с унгарски субтитри)
Топлоизолация
Един от най-големите топлоизолационни материали е взет от природата практически без промяна. Този материал ни е даден от мериносовите овце. Мериносовата вълна се използва в почти всяка сфера на живота, от спорт до космическа. Специалната особеност на мериносовата вълна е, че тя се състои от много по-тънки влакна от обикновената вълна. По-фините влакна могат да задържат повече въздух между тях, което ги прави по-изолационни от по-плътните материали. (Това е и причината експертите да препоръчват слоеста превръзка в студа, защото няколко тънки дрехи образуват повече изолиращи въздушни слоеве, което обикновено ви държи по-топло от дебел пуловер.) Използвайки мериносова вълна, компаниите за спортно облекло правят топлоизолационния основен слой за всички видове спорт колоездене, туризъм, катерене и др.), където основното изискване е да се предотврати охлаждането на тялото. Такива материали се използват и в основното облекло на полярните учени и астронавти.
Най-известното биомиметично изобретение в света
Самопочистващи се, водоотблъскващи дрехи
Въпреки че растението лотос расте в облачни реки и езера, листата му винаги са чисти. Тази способност за самопочистване на писмото също привлече вниманието на изследователите. На пръв поглед може да си помислите, че повърхността на листа е толкова гладка, че по нея не се залепват мръсотии. Колкото и да е странно, точно обратното е вярно. Двама германски изследователи, Вилхелм Бартлот и Кристоф Нейнхуйс, описаха явление, което те нарекоха ефект на лотос през 90-те години.
Лотосовият лист далеч не е гладък. Няколко микрометра (милионна част от метър) са пълни с високи подутини, покрити с 1 нанометър (милиардна част от метър) восъчни кристали. Восъчните кристали са водоотблъскващи, така че капчици вода капе от повърхността на листа. Специалната комбинация от микрометър и нанометрови структури драстично намалява контактната площ между повърхността и молекулите на водата, което е ключово за процеса на почистване. Това обяснява защо дори лек душ измива листата чисти.
Лотосова листна повърхност (изобразена електронна микрография). Сферите са водни капчици, капещи от мръсотията
Разбира се, тази способност за самопочистване на лотоса не е избегнала вниманието и на изследователите на биомиметици. Днес лотосният ефект се използва по няколко начина. BASF разработи водоотблъскващ спрей, използващ наночастици. Водоустойчивите полимери и восък в него могат ефективно да имитират лотосовия ефект. Компаниите за спортно оборудване от своя страна произвеждат кънки с повърхностна структура, подобна на тази на лотосов лист, като по този начин освобождават дрехата от разтопен лед и мръсотия.