Ecocentricity博客——科学的东西:如何提高生物仿生材料科学
由:约翰·a·尼尔
Ecocentricity博客——科学的东西:如何提高生物仿生材料…
一个乳臭未干的年轻人,我与我的家人在新西兰旅游在我的暑假。我们紧贴在一起,一个小船,我们的导游轻轻推动节奏桨中风。滑翔在平静的水中,我们看到一个山洞前面。这是我们的目的地。几乎沉默,开始我们漂进山洞,黑暗笼罩着我们。然后我们去更深,更深。最后,我们遇到了一个我所看到最美丽的风景。天花板上是一个巨大的殖民地菌蚊幼虫。
萤虫洞
我不是在开玩笑,这是惊人的美丽。自己看一看。那些闪烁的灯都是一个婴儿Arachnocampa luminosa(听起来像一个哈利波特魔法)食肉昆虫特有的新西兰。这些洞穴存在在全国各个地方,很多游客新西兰将会发现他们的其中一个旅行团。这是一个非常了不起的经验,和一个我强烈推荐。
这是发生了什么和这些小动物。当他们的蛋,孵出幼虫英寸他们到天花板开始旋转丝巢。一旦他们有婴儿床所有设置,是时候去钓鱼。他们从天花板上滴几丝行,厚厚地涂用mucus-like材料,然后他们回到巢,闪耀光(谁知道呢,也许建立一个躺椅,把他们的脚,并打开啤酒)。其他更小昆虫然后看到灯光,被吸引到他们,得到粘线缠绕在一起。幼虫琐事把猎物,大快朵颐。
蠕虫和发光材料科学
考虑,请稍等,在材料科学在这些洞穴的天花板。有机生命形式,出生后,能够立即合成发光酶在它们的身体里伸出来。最重要的是,它还可以创建丝状的线程,然后把它们的身体里伸出来。别急,还有更多!它可以创建粘水滴贴上这些线程,使它们适合猎物的陷阱。和它所有的这些本能地身体,长约5毫米。
想象给一个工程师设计的挑战。“半厘米内的空间,您需要创建一个机器制造纺织线程和胶粘剂,同时担任自己的光源,…………哦,和两个更多的事情——它需要功能没有电和其供应链只有当地可获得的材料来源。”工程师说会嘲笑你,说“不能做”。
和他或她是正确的!我们不能制造出机器,而这些机器精度,灵活性,自动化,和优雅的有机生命形式。自然的节奏我们在几乎每一个可以想象的设计挑战。
幸运的是,自然不会幸灾乐祸在她的优势。她邀请我们见证奇迹,从白颜色的Cyphochilus甲虫到坚硬如岩石的螳螂虾的爪到从化线虫用来交流的语言。
这是背后的想法生物仿生,如果我们选择听她,自然会教我们的。她可以教我们很多东西,比如如何捕获来自太阳的能量,如何通过自组装制造复杂的结构,以及如何组织系统(或者在她的情况下,生态系统)。但我与上面的示例关注不同类型的自然教训——生物仿生如何帮助开发新材料。
仿生学是像教一个人钓鱼
长期以来,人类利用天然材料(bioutilization,如果你愿意),无论是建筑房屋的树干,创建兽皮衣服,甚至合成紫色染料国王的海蜗牛(我看到你,古代腓尼基人)。但是,翻转一个古老的比喻,bioutilization就像一条鱼,而不是学习如何鱼。
当涉及到材料科学、我们没有很好的渔民。当然,我们可以做一些奇妙的东西,但他们善良是有代价的。现在我们可以做建筑混凝土代替木头!太糟糕了混凝土生产负责全球温室气体排放量的8%。现在我们可以做衣服的塑料纤维代替动物皮!可惜这些纤维脱落生物蓄积在鱼类和贝类人类吃了。现在我们可以在几乎任何染料衣服颜色的彩虹,不仅仅是紫色!可惜这些工业污染得令人难以置信,特别是当地的水源。
心态的转变需要更好的材料科学
当我想到潜在的创新和技术来帮助解决我们目前面临的许多环境挑战,我认为生物仿生材料科学将基础很重要。特性使得这么多东西,我们需要学会一样高效,功能,无毒,可生物降解的东西。
在许多方面,这是一个心态的转变。如果我们的材料科学家没有问,“在技术上是可行的,如果我在实验室物理的极限?“如果他们问:“什么已经存在于自然世界,工作我希望开发一个材料做什么?”,因为在我的书中,科学的发生在新西兰的洞穴是一个万分比在实验室里会发生什么更令人印象深刻。
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