Fantasztikus találmányok, melyeket a természet ihletett

Ha valamilyen pozitív jelzőt szeretnénk az emberiség nyakába aggatni, akkor a találékony kifejezéssel valószínűleg nem lövünk nagyon mellé. Az emberek rájöttek ugyanis, hogy bizonyos esetekben jelentős mértékben lerövidíthetik egy probléma megoldásához szükséges kutatómunkát, egyszerűen – mint egy leleményes diák – lemásolják a leckét arról, aki ennél jóval többet foglalkozott vele, mégpedig az evolúcióról. Nézzünk tehát néhány innovációt és folyamatban lévő kutatást, melyeket a természet ihletett.

1. ábra: a termeszvárhoz hasonló épületszellőztetés vázlata. Forrás: Wikipedia.

Zimbabwe fővárosában a ‘90-es évek közepén emeltek egy hatalmas épületet, ami bevásárlóközpontként és irodaházként üzemel, a szellőztetését pedig egy termeszváréhoz hasonlóan oldották meg, aminek köszönhetően az épület hűtésének energiaszükséglete – egy hasonló méretű, mesterségesen hűtött objektumhoz viszonyítva – kb. 90%-kal alacsonyabb. Az alapelv a következő (1. ábra): először is a létesítmény kiváló hőelnyelő kapacitással bíró anyagból készült, ami a nap folyamán abszorbeálja a hő egy részét, majd éjszaka a meleg levegő a természetes felfelé áramlásának és ventilátoroknak köszönhetően a kéményeken keresztül távozik. A meleg levegő helyére az épület alján hidegebb áramlik be, ami a padlón található réseken keresztül érkezik az egyes helyiségekbe. A hűtés addig zajlik, amíg az épület el nem éri a megfelelő hőmérsékletet, ezután kezdődik minden elölről.

Egy régebbi cikkemben olvashattatok arról, hogy mekkora problémát jelent a műanyag, mint hulladék. Erre is találtak természetes megoldást, mégpedig egy igen gyakori csomagolóanyag, a polisztirol helyett hasonló tulajdonságokkal rendelkező, de gombák által előállított, majd hőhatásra megszilárdult anyagot állítottak elő. Mondani sem kell, hogy a csomagolás – használat után – komposztálható (2. ábra).

2. ábra: műanyag helyett csomagolóanyag gombából. Fotó: Ecovative Design.

Biztosan mindenki
látott már akár édes-, akár sós vízben a partközeli sziklákhoz tapadt kagylókat. Az anyag, amit ezek az állatok termelnek még a pillanatragasztónál is erősebb, víz alatt is megköt, viszont szükség esetén feloldható (a kagylók képesek elmozdulni a felületről). A tudósok célja, hogy szintetikus formában elő tudják állítani ezt az élő sejtekre nem káros ragasztóanyagot, mely reményeik szerint műtéti beavatkozások során a varratokat, csavarokat helyettesíthetné.

Belegondoltatok már, hogy egy egyszerű pókhálónak a fonalak vastagságához viszonyítva milyen hihetetlenül nagy energiát kell elnyelnie, amikor egy légy nekirepül? A súlyához viszonyítva egy ilyen filamentum 5x erősebb az acélnál! Természetesen ez is megmozgatta a tudósok fantáziáját, mégpedig ultrakönnyű golyóálló ruházat előállítását tervezik mesterségesen szintetizált pókfonalak segítségével. Ezügyben megoldandó probléma, hogy a fonalak nagymértékű rugalmassága kedvezőtlen tulajdonságot jelent egy golyóálló ruha esetében, hiszen hiába nem szakad át a védőfelszerelés, a rugalmasság miatt a test mégis károsodik. A mesterséges pókfonalak felhasználhatók lennének továbbá kötelek és turbinalapátok gyártásához is.
Léteznek olyan speciális pókfonalak, melyek visszaverik az ultraibolya (UV) sugárzást, ezzel tulajdonképpen figyelmeztetik az arra repülő madarakat, hogy a háló egy kikerülendő akadály. Ez szuper stratégia a póknak, hiszen nem kell mindig új hálót szőnie, emellett mi is rengeteg madár életét menthetnénk meg, ha ilyen tulajdonságú fonalakkal jelölnénk meg épületeink nagy üvegfelületeit.

4. ábra: a Geckskin “működése”.

3. ábra: a gecko lába szabad szemmel és elektronmikroszkóppal. Forrás: www.bloomberg.com

A geckók a lábujjaikon található milliónyi mikroszkopikus szőrszál segítségével szuperhősöket megszégyenítő módon képesek látszólag (!) sima felületeken, akár fejjel lefelé közlekedni. A lényeg abban rejlik, hogy a szőrszálak miatt az állat talpának felülete jelentős mértékben megnövekszik (3. ábra), minek következtében a felületek közötti – egyébként kicsi – adhéziós erő is oly mértékben nő, hogy képes a geckót a falon tartani. A 2012-es év 5 legnagyobb tudományos áttörése között számon tartott GeckSkinTM egy geckótalpat imitáló mesterséges anyag, melynek egy kb. 10*10 cm-es darabja üvegfelületre “ragasztva” 136 kg súlyt képest megtartani (4. ábra).

A lótusz virága már évezredek óta lenyűgözi az emberiséget, elsősorban a buddhizmusban fontos szimbólumként tartják számon. Már régen megfigyelték, hogy a mocsaras területen élő növény a környezet ellenére képes tiszta maradni és gyönyörű virágot hozni, ezért esetenként Buddhát – mint az anyagi világ fájdalmain felülemelkedett, megvilágosult istent – lótuszon ülve ábrázolják. A növény öntisztuló tulajdonsága természetesen nem varázslat, hanem a levél felületét szabályosan borító mikroszkopikus kiemelkedéseknek köszönhető. A különleges struktúra miatt az adhéziós erők (különböző molekulák között fellépő vonzás) elhanyagolhatók, tehát a felület nem nedvesedik, viszont a vízmolekulák közötti erős kohézió következtében a felület minimalizálódik, vagyis a vízcseppek gömb formát vesznek fel, majd a szennyeződéseket is magukkal víve legördülnek a levélről (ún. lótusz-effektus) (4. ábra).

5. ábra: a lótusz-effektus. Forrás: http://makeagif.com/

Szinte mondani sem kell milyen sokoldalú lehetne egy ilyen vízlepergető és öntisztuló anyag felhasználása, melyet nanotechnológia segítségével már elő is állítottak, de sajnos itt is akadnak problémák, például a mikrostruktúra sérülékenysége, illetve számos hatás (akár egy zsíros ujjlenyomat) miatt is megszűnhet a felület víztaszító képessége. Úgy tűnik tehát várnunk kell még egy kicsit a megfizethető, mosást nem igénylő ruhákra 🙂

Zárásképp egy igen kézenfekvő találmány, amit egy svájci mérnök fedezett fel, miután a vadászatból hazaérve kiszedegette kutyája bundájából a bojtorján felettébb bosszantó termését (6. ábra). Ekkor, 1941-ben még nem is gondolta, hogy az ‘50-es években már a NASA fogja használni találmányát, többek között Neil Armstrong szkafanderjén. Természetesen nem másról beszélünk, mint a tépőzárról 🙂

6. ábra: bojtorján, a tépőzár múzsája. Forrás: www.bloomberg.com

 

Felhasznált irodalom:

mm

Nagy Kinga

Az ELTE Ökológia szakirányán végeztem biológusként, lelkesen járom és védem a természetet. A Neuronhálót azért álmodtam meg, hogy végzettségtől függetlenül összehozzam a tudomány iránt érdeklődőket, mert hiszek benne, hogy a szakirányú témák is megfogalmazhatók közérthetően. Nem szabad azt hinnünk, hogy a tudomány egy szűk réteg privilégiuma, legyen inkább közös élményünk! :)