प्रकृति से प्रेरित आविष्कार

बायोमिमेटिक्स का विज्ञान अब विकास के प्रारंभिक चरण में है। biomimetics प्रकृति से विभिन्न विचारों की खोज और उधार लेना और मानवता के सामने आने वाली समस्याओं को हल करने के लिए उनका उपयोग करना है। मौलिकता, असामान्यता, त्रुटिहीन सटीकता और संसाधनों की अर्थव्यवस्था, जिसमें प्रकृति अपनी समस्याओं को हल करती है, बस प्रसन्न नहीं हो सकती है और इन अद्भुत प्रक्रियाओं, पदार्थों और संरचनाओं को कुछ हद तक कॉपी करने की इच्छा पैदा कर सकती है। बायोमिमेटिक्स शब्द 1958 में अमेरिकी वैज्ञानिक जैक ई. स्टील द्वारा गढ़ा गया था। और "बायोनिक्स" शब्द पिछली शताब्दी के 70 के दशक में सामान्य उपयोग में आया, जब टेलीविजन पर "द सिक्स मिलियन डॉलर मैन" और "द बायोटिक वुमन" श्रृंखला दिखाई दी। टिम मैक्गी ने चेतावनी दी है कि बायोमेट्रिक्स को सीधे बायोइंस्पायर्ड मॉडलिंग के साथ भ्रमित नहीं होना चाहिए, क्योंकि बायोमिमेटिक्स के विपरीत, बायोइंस्पायर्ड मॉडलिंग संसाधनों के किफायती उपयोग पर जोर नहीं देती है। नीचे बायोमिमेटिक्स की उपलब्धियों के उदाहरण दिए गए हैं, जहां ये अंतर सबसे अधिक स्पष्ट हैं। पॉलिमरिक बायोमेडिकल सामग्री बनाते समय, होलोथ्यूरियन शेल (समुद्री ककड़ी) के संचालन के सिद्धांत का उपयोग किया गया था। समुद्री खीरे में एक अनूठा गुण होता है - वे कोलेजन की कठोरता को बदल सकते हैं जो उनके शरीर के बाहरी आवरण को बनाता है। जब समुद्री ककड़ी को खतरे का आभास होता है, तो यह बार-बार अपनी त्वचा की कठोरता को बढ़ाता है, जैसे कि एक खोल से फटा हुआ हो। इसके विपरीत, यदि उसे एक संकीर्ण अंतराल में निचोड़ने की आवश्यकता है, तो वह अपनी त्वचा के तत्वों के बीच इतना कमजोर हो सकता है कि यह व्यावहारिक रूप से एक तरल जेली में बदल जाता है। केस वेस्टर्न रिजर्व के वैज्ञानिकों के एक समूह ने समान गुणों वाले सेल्यूलोज फाइबर पर आधारित सामग्री बनाने में कामयाबी हासिल की: पानी की उपस्थिति में, यह सामग्री प्लास्टिक बन जाती है, और जब यह वाष्पित हो जाती है, तो यह फिर से जम जाती है। वैज्ञानिकों का मानना ​​​​है कि ऐसी सामग्री इंट्रासेरेब्रल इलेक्ट्रोड के उत्पादन के लिए सबसे उपयुक्त है, जिसका उपयोग विशेष रूप से पार्किंसंस रोग में किया जाता है। जब मस्तिष्क में प्रत्यारोपित किया जाता है, तो ऐसी सामग्री से बने इलेक्ट्रोड प्लास्टिक बन जाएंगे और मस्तिष्क के ऊतकों को नुकसान नहीं पहुंचाएंगे। यूएस पैकेजिंग कंपनी इकोवेटिव डिज़ाइन ने अक्षय और बायोडिग्रेडेबल सामग्रियों का एक समूह बनाया है जिसका उपयोग थर्मल इन्सुलेशन, पैकेजिंग, फर्नीचर और कंप्यूटर मामलों के लिए किया जा सकता है। McGee के पास पहले से ही इस सामग्री से बना एक खिलौना है। इन सामग्रियों के उत्पादन के लिए चावल, एक प्रकार का अनाज और कपास की भूसी का उपयोग किया जाता है, जिस पर कवक प्लुरोटस ओस्ट्रिएटस (सीप मशरूम) उगाया जाता है। सीप मशरूम कोशिकाओं और हाइड्रोजन पेरोक्साइड युक्त मिश्रण को विशेष सांचों में रखा जाता है और अंधेरे में रखा जाता है ताकि उत्पाद मशरूम मायसेलियम के प्रभाव में सख्त हो जाए। फिर उत्पाद को फंगस के विकास को रोकने और उत्पाद के उपयोग के दौरान एलर्जी को रोकने के लिए सुखाया जाता है। एंजेला बेल्चर और उनकी टीम ने एक नई बैटरी बनाई है जो एक संशोधित एम 13 बैक्टीरियोफेज वायरस का उपयोग करती है। यह सोने और कोबाल्ट ऑक्साइड जैसे अकार्बनिक पदार्थों से खुद को जोड़ने में सक्षम है। वायरस सेल्फ-असेंबली के परिणामस्वरूप, लंबे नैनोवायर प्राप्त किए जा सकते हैं। ब्लेचर का समूह इनमें से कई नैनोवायरों को इकट्ठा करने में सक्षम था, जिसके परिणामस्वरूप एक बहुत शक्तिशाली और अत्यंत कॉम्पैक्ट बैटरी का आधार बना। 2009 में, वैज्ञानिकों ने लिथियम-आयन बैटरी के एनोड और कैथोड बनाने के लिए आनुवंशिक रूप से संशोधित वायरस का उपयोग करने की संभावना का प्रदर्शन किया। ऑस्ट्रेलिया ने नवीनतम Biolytix अपशिष्ट जल उपचार प्रणाली विकसित की है। यह फिल्टर सिस्टम बहुत जल्दी सीवेज और खाद्य अपशिष्ट को गुणवत्ता वाले पानी में बदल सकता है जिसका उपयोग सिंचाई के लिए किया जा सकता है। बायोलाइटिक्स प्रणाली में कीड़े और मिट्टी के जीव सभी काम करते हैं। Biolytix प्रणाली का उपयोग करने से ऊर्जा की खपत लगभग 90% कम हो जाती है और पारंपरिक सफाई प्रणालियों की तुलना में लगभग 10 गुना अधिक कुशलता से काम करती है। युवा ऑस्ट्रेलियाई वास्तुकार थॉमस हर्ज़िग का मानना ​​​​है कि inflatable वास्तुकला के लिए बहुत सारे अवसर हैं। उनकी राय में, उनके हल्केपन और न्यूनतम सामग्री खपत के कारण, पारंपरिक संरचनाओं की तुलना में inflatable संरचनाएं बहुत अधिक कुशल हैं। इसका कारण यह है कि तन्यता बल केवल लचीली झिल्ली पर कार्य करता है, जबकि संपीड़ित बल का विरोध एक अन्य लोचदार माध्यम - वायु द्वारा किया जाता है, जो हर जगह मौजूद है और पूरी तरह से मुक्त है। इस प्रभाव के लिए धन्यवाद, प्रकृति लाखों वर्षों से समान संरचनाओं का उपयोग कर रही है: प्रत्येक जीवित प्राणी कोशिकाओं से बना होता है। पीवीसी से बने न्यूमोसेल मॉड्यूल से वास्तुशिल्प संरचनाओं को इकट्ठा करने का विचार जैविक सेलुलर संरचनाओं के निर्माण के सिद्धांतों पर आधारित है। थॉमस हर्ज़ोग द्वारा पेटेंट कराए गए सेल बेहद कम लागत वाले हैं और आपको लगभग असीमित संख्या में संयोजन बनाने की अनुमति देते हैं। इस मामले में, एक या कई न्यूमोकल्स को नुकसान से पूरी संरचना का विनाश नहीं होगा। Calera Corporation द्वारा उपयोग किए जाने वाले संचालन का सिद्धांत काफी हद तक प्राकृतिक सीमेंट के निर्माण की नकल करता है, जो सामान्य तापमान और दबाव पर कार्बोनेट को संश्लेषित करने के लिए कोरल अपने जीवन के दौरान समुद्र के पानी से कैल्शियम और मैग्नीशियम निकालने के लिए उपयोग करते हैं। और कैलेरा सीमेंट के निर्माण में कार्बन डाइऑक्साइड को पहले कार्बोनिक एसिड में परिवर्तित किया जाता है, जिससे फिर कार्बोनेट प्राप्त होते हैं। मैक्गी का कहना है कि इस विधि से एक टन सीमेंट का उत्पादन करने के लिए कार्बन डाइऑक्साइड की उतनी ही मात्रा को ठीक करना आवश्यक है। पारंपरिक तरीके से सीमेंट के उत्पादन से कार्बन डाइऑक्साइड प्रदूषण होता है, लेकिन इसके विपरीत यह क्रांतिकारी तकनीक पर्यावरण से कार्बन डाइऑक्साइड लेती है। अमेरिकी कंपनी नोवोमर, जो नई पर्यावरण के अनुकूल सिंथेटिक सामग्री विकसित करती है, ने प्लास्टिक के उत्पादन के लिए एक तकनीक बनाई है, जहां मुख्य कच्चे माल के रूप में कार्बन डाइऑक्साइड और कार्बन मोनोऑक्साइड का उपयोग किया जाता है। मैक्गी इस तकनीक के मूल्य पर जोर देती है, क्योंकि वातावरण में ग्रीनहाउस गैसों और अन्य जहरीली गैसों की रिहाई आधुनिक दुनिया की मुख्य समस्याओं में से एक है। नोवोमर की प्लास्टिक तकनीक में, नए पॉलिमर और प्लास्टिक में 50% तक कार्बन डाइऑक्साइड और कार्बन मोनोऑक्साइड हो सकते हैं, और इन सामग्रियों के उत्पादन में काफी कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है। इस तरह के उत्पादन से महत्वपूर्ण मात्रा में ग्रीनहाउस गैसों को बांधने में मदद मिलेगी, और ये सामग्री स्वयं बायोडिग्रेडेबल हो जाती है। जैसे ही कोई कीट मांसाहारी वीनस फ्लाईट्रैप पौधे के फँसे हुए पत्ते को छूता है, पत्ती का आकार तुरंत बदलना शुरू हो जाता है, और कीट खुद को मौत के जाल में पाता है। एम्हर्स्ट यूनिवर्सिटी (मैसाचुसेट्स) के अल्फ्रेड क्रॉस्बी और उनके सहयोगियों ने एक बहुलक सामग्री बनाने में कामयाबी हासिल की, जो दबाव, तापमान में मामूली बदलाव या विद्युत प्रवाह के प्रभाव में समान रूप से प्रतिक्रिया करने में सक्षम है। इस सामग्री की सतह सूक्ष्म, हवा से भरे लेंसों से ढकी होती है जो दबाव, तापमान में परिवर्तन या करंट के प्रभाव में बहुत जल्दी अपनी वक्रता (उत्तल या अवतल बन जाती है) को बदल सकते हैं। इन माइक्रोलेंस का आकार 50 µm से 500 µm तक भिन्न होता है। लेंस जितना छोटा होगा और उनके बीच की दूरी उतनी ही तेजी से सामग्री बाहरी परिवर्तनों पर प्रतिक्रिया करेगी। मैक्गी का कहना है कि जो चीज इस सामग्री को खास बनाती है, वह यह है कि इसे सूक्ष्म और नैनो तकनीक के चौराहे पर बनाया गया है। मसल्स, कई अन्य बाइवल्व मोलस्क की तरह, विशेष, भारी-शुल्क वाले प्रोटीन फिलामेंट्स - तथाकथित बायसस की मदद से विभिन्न सतहों से मजबूती से जुड़ने में सक्षम हैं। बायसल ग्रंथि की बाहरी सुरक्षात्मक परत एक बहुमुखी, अत्यंत टिकाऊ और एक ही समय में अविश्वसनीय रूप से लोचदार सामग्री है। कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय के कार्बनिक रसायन विज्ञान के प्रोफेसर हर्बर्ट वाइट बहुत लंबे समय से मसल्स पर शोध कर रहे हैं, और उन्होंने एक ऐसी सामग्री को फिर से बनाने में कामयाबी हासिल की, जिसकी संरचना मसल्स द्वारा उत्पादित सामग्री के समान है। मैक्गी का कहना है कि हर्बर्ट वाइट ने अनुसंधान का एक नया क्षेत्र खोल दिया है, और उनके काम ने पहले से ही वैज्ञानिकों के एक अन्य समूह को फॉर्मल्डेहाइड और अन्य अत्यधिक जहरीले पदार्थों के उपयोग के बिना लकड़ी के पैनल सतहों के इलाज के लिए प्योरबॉन्ड तकनीक बनाने में मदद की है। शार्क की त्वचा में पूरी तरह से अद्वितीय गुण होते हैं - बैक्टीरिया उस पर गुणा नहीं करते हैं, और साथ ही यह किसी भी जीवाणुनाशक स्नेहक से ढका नहीं होता है। दूसरे शब्दों में, त्वचा बैक्टीरिया को नहीं मारती है, वे बस उस पर मौजूद नहीं होते हैं। रहस्य एक विशेष पैटर्न में निहित है, जो शार्क की त्वचा के सबसे छोटे तराजू से बनता है। ये तराजू आपस में जुड़कर एक विशेष हीरे के आकार का पैटर्न बनाते हैं। यह पैटर्न शार्कलेट सुरक्षात्मक जीवाणुरोधी फिल्म पर पुन: प्रस्तुत किया गया है। मैक्गी का मानना ​​है कि इस तकनीक का अनुप्रयोग वास्तव में असीमित है। दरअसल, ऐसी बनावट का प्रयोग जो अस्पतालों और सार्वजनिक स्थानों पर वस्तुओं की सतह पर बैक्टीरिया को गुणा करने की अनुमति नहीं देता है, बैक्टीरिया से 80% तक छुटकारा पा सकता है। इस मामले में, बैक्टीरिया नष्ट नहीं होते हैं, और इसलिए, वे प्रतिरोध प्राप्त नहीं कर सकते हैं, जैसा कि एंटीबायोटिक दवाओं के मामले में होता है। शार्कलेट टेक्नोलॉजी विषाक्त पदार्थों के उपयोग के बिना बैक्टीरिया के विकास को रोकने वाली दुनिया की पहली तकनीक है। bigpikture.ru . के अनुसार