Εργαστήρια της φύσης

Abstract

Το επιστημονικό πεδίο της Βιομιμητικής βασίζεται στην έμπνευση από δεδομένα που υπάρχουν στη φύση. Πρωταρχική προσέγγιση της βιομιμητικής προσέγγισης είναι ότι οργανισμοί που ζουν στη φύση έχουν ήδη αποκριθεί με επιτυχία σε περιβαλλοντικές καταστάσεις. Δηλαδή, η επιβίωση και η ανάπτυξη των έμβιων οργανισμών έχει ήδη αποδεδειγμένα δοκιμαστεί, επειδή τα είδη πέτυχαν τη μακρόχρονη επιβίωση και την ανάπτυξή τους με προσαρμογές στο φυσικό τους περιβάλλον. Η Βιομιμητική μελετά και αναζητά τις επιτυχημένες αποκρίσεις στο περιβάλλον από τους ζωντανούς οργανισμούς, με απώτερο σκοπό να τις μιμηθεί τεχνητά και να προτείνει λύσεις, έτσι ώστε επιλεγμένα αντικείμενα, βελτιωμένα υλικά και δομές που θα βοηθήσουν την ανθρώπινη δραστηριότητα, στην προοπτική μια δυναμική ισορροπία με το περιβάλλον του πλανήτη Γη. Οι ιστοί των φυτών έχουν συντηρηθεί σε μια χρονική διαδρομή εκατομμυρίων ετών εξέλιξης και φέρουν ιδιότητες στις δομές τους, οι οποίες μπορεί να χρησιμοποιηθούν ως πρότυπο από τη σύγχρονη βιομιμητική. Σε άλλους έμβιους οργανισμούς αποκαλύφτηκαν ιδιότητες που οφείλονται σε ιεραρχικές δομές, για την αντιμετώπιση συνθηκών του αβιοτικού και βιοτικού περιβάλλοντος. Από τη μελέτη των επιφανειών ζωντανών ιστών αντλήθηκαν καινοτόμα αποτελέσματα, όπως έχει ήδη συμβεί με πέταλα τριαντάφυλλων και τα φύλλα του ιερού λωτού (Nelumbo nucifera) που έγιναν αντιληπτά από τη νανοτεχνολογία και οδήγησαν με βιομίμηση σε κατασκευή νέων υλικών. Στο γνωστικό αντικείμενο “Βιομιμητική” ενθαρρύνεται ή θεωρείται προϋπόθεση η διεπιστημονικότητα, η αλληλεπίδραση ιδεών και εννοιών, η γνώση δομών σε έμβιους οργανισμούς για τον σχεδιασμό καινοτόμων ανθρώπινων εφαρμογών. Στον 21ο αιώνα, με εφόδιο τη βασική έρευνα που διεξάγεται και δημοσιοποιείται διεθνώς, πολλές επιστημονικές εξειδικεύσεις αποβλέπουν σε ανάλογα αποτελέσματα Η βιομιμητική εμπνέεται και ερευνά τη δομή και τη λειτουργία των οργανισμών, τόσο σε κυτταρικό επίπεδο όσο σε επίπεδο οργανισμού και την αλληλεπίδραση με το περιβάλλον (βιοτικό και αβιοτικό). Όλα αυτά μελετώνται με επιστημονική μεθοδολογία, δηλαδή δείγματα από την έμβια ύλη της φύσης μεταφέρθηκαν σε ερευνητικά εργαστήρια. Αυτή ήταν και είναι η αρχή. Στη συνέχεια, ακολούθησε και ακολουθεί η βιομιμητική της δράσης και της πράξης. Η διεπιστημονική έρευνα και η δυνατότητα εφαρμογών, ιδιαίτερα με τη συμβολή της επιστήμης των υλικών, προωθούν τη βιομιμητική αποκαλύπτοντας και ελέγχοντας πειραματικά την εφαρμογή ιδιοτήτων που ανακαλύφτηκε ότι έχουν ορισμένοι έμβιοι οργανισμοί. Παρατηρώντας τις δομές και τις λειτουργίες που περιεγράφηκαν σε προηγούμενες παραγράφους και άλλες πηγές, πολλοί ερευνητές διεθνώς οδηγήθηκαν και οδηγούνται διαρκώς στην κατασκευή καινοτόμων υλικών, τα οποία μιμούνται ιδιότητες οργανισμών που υπάρχουν στη φύση. Τέτοιου είδους κατασκευές απαιτούν συνεργασία ανθρώπων με διαφορετικές επιστημονικές εξειδικεύσεις οι οποίοι μπορούν να κατανοούν συλλογικά όλο το θεωρητικό υπόβαθρο που βρίσκεται πίσω από κάθε καινοτομία. Ακολουθούν ορισμένα παραδείγματα ιδιοτήτων και χαρακτηριστικών που υπάρχουν σε ζωντανούς οργανισμούς και σταδιακά οδήγησαν την επιστημονική έρευνα στη βιομιμητική.

The scientific field of Biomimetics is based on inspiration from data that do exist in nature. A primary approach to the biomimetic approach is that organisms living in nature have already responded successfully to environmental conditions. Thus, the survival and growth of living organisms has already been proven, because living species have achieved long-term survival and development via adaptations to their natural environment. Biomimetics study and search successful responses of living organisms to their habitats, with the ultimate goal of artificially imitating them and proposing solutions; hence, selected objects, improved materials and structures will aid human activity, in the perspective of a dynamic balance with the environment of Earth. Plant tissues have been preserved over a period of millions of years of evolution and possess structural properties that can be used as models by modern biomimetics. In other living organisms, properties linked to hierarchical structures have been were revealed, coinciding with ambient conditions of the abiotic and biotic environment. Innovative results were obtained from the study of living tissues and surfaces, as has already happened with rose petals and leaves of the sacred lotus (Nelumbo nucifera), which were perceived by nanotechnology and led by imitation to the construction of new materials. The subject of Biomimetics is encouraged the interdisciplinarity or interdisciplinary research is considered as a prerequisite for the interaction of ideas and concepts, the knowledge of structures in living organisms and the design of innovative human applications. In the 21st century, the international basic research and publications linked to many scientific specializations aim the improvement of biomimetic results. Biomimetics is the inspiration and the driving force for numerous investigations linked to the structure and function of organisms, both at the cellular and organismic level and interactions with the environment (biotic and abiotic). All these have been studied by scientific methodology i.e., samples from the living matter of nature were transferred to research laboratories; this was the beginning. Then interdisciplinary research, infrastructures and applications, especially with the contribution of material science, promoted biomimetics by revealing and experimentally controlling the application of properties that have been found to exist in certain living organisms. By observing structures and functions of living organisms (described in previous chapters), many international researchers were able to develop innovative materials that mimic the properties of biological, living organisms in nature. Such constructions require the cooperation of researchers with different scientific disciplines and specializations, who can collectively understand all the theoretical background behind each innovation. In this chapter, some examples of properties and characteristics that exist in living organisms and have gradually led scientific research to biomimetics are presented.