יום הסביבה העולמי 2020

חיקוי של הטבע: הטכנולוגיה שמוכיחה את עצמה בכל פעם מחדש

לפעמים לא צריך להמציא את הגלגל מחדש - עדיף פשוט להתבונן בטבע. הכירו את תחום הביומימטיקה: אימוץ של מבנים ביולוגיים לטובת פתרונות טכנולוגיים

רועי בהריר-פרל | 
חיקוי של הטבע (צילום unsplash, ויקיפדיה)
במהלך העשורים האחרונים, האנושות ניסתה להתגבר בעזרת אמצעים טכנולוגיים על אתגרים שהציב בפניה חיק הטבע. הניסיון לבטל, או לפחות לצמצם, את התלות של המין האנושי בטבע הצליחה הרבה מעבר למצופה ובסופו של דבר הביאה למצב שבו, הודות למסכים למיניהם, אין לנו סיבה לצאת מהבית (וממילא חלקנו גם לא יכולים בגלל הקורונה).
בשנים האחרונות התפישה הזאת הולכת ומשתנה - גם בזכות משבר הקורונה: האדם מבין בהדרגה שאין טעם להתנגד לטבע או להלחם בו ושאולי עדיף דווקא לאמץ את דרכיו וליצור דברים בהשראתו. כלומר, לא תמיד יש צורך לברוא יש מאין או להמציא את הגלגל מחדש. ענווה מול פלאי הסביבה הטבעית יכולה לפעמים להביא תועלת רבה יותר. 
תחום המחקר שנקרא ביומימטיקה (או ביומימיקרי) - מונח שטבע המהנדס והביו-פיזיקאי האמריקאי אוטו שמידט בשנות ה-50 - עוסק בדיוק בכך: הוא חוקר את אופן הפעילות של הטבע בניסיון לחקותה כדי למצוא פיתרון לבעיה אנושית. ליאונרדו דה וינצ'י, לדוגמה, יצר עבודות על תעופה מלאכותית על פי תנועות הכנפיים של ציפורים. מאז, כמובן, המתודה התפתחה מאוד וכיום ניתן ליצור מבנים מיקרוסקופיים ומולקולריים בהסתמך על מודלים מהטבע. מדובר, למעשה, בדיסציפלינה שבסיסה הוא חיקוי של תהליכים, מבנים ומערכות שנצפים בטבע - הן בבעלי חיים והן בצמחים.

חיקוי של תהליכים, מבנים ומערכות שנצפים בטבע (צילום: pexels)

תחום הביומימטיקה מפותח למדי בישראל. בשנת 2008 הקימו ד"ר יעל הלפמן וד"ר דפנה חיים-לנגפורד את "ארגון הביומימיקרי הישראלי", שפועל עד היום לצד גורמים ממשלתיים במטרה לעורר מודעות לנושא ולפתח אותו. בין השאר, הארגון מקיים כנס שנתי, בו נחשפים מנגנונים ביולוגיים שיש בהם פוטנציאל הנדסי ונראה שכדאי להשקיע בהם. הארגון פעל גם מול אוניברסיטת תל אביב בתפעול מעבדת הביומימיקרי הראשונה בישראל, שנפתחה ב-2014 ולאחרונה הפסיקה את פעילותה.
יש אינספור דוגמאות מרתקות לפרויקטים ביומימטיקים - מניסיונות כושלים ליצור חוט סינתטי בחוזק של קור עכביש ועד להנדסה מוצלחת של מקלות הליכה בהשראת יכולת הניווט של עטפלים בלילה (אקולוקליזציה). הנה 5 באמת נפלאים:
אם הפנינה
ציפוי של פנים הצדפה הוא חומר חזק פי 3,000 מקרמיקה שסודו טמון במבנהו הגמיש והעמיד, המסודר במקטעים זעירים שמופרדים זה מזה בשכבה ביופולימרית. החומר הווה בסיס להנדסה של זכוכית חזקה במיוחד לאחר שחוקרים גילו שנקודות ההשקה החלשות בין המקטעים הללו קריטיות לחיזוקם של חומרים שונים. בהתאם לכך,  הם יצרו יצרו סדקים מיקרוסקופיים בזכוכית על ידי לייזר - מה שהפך אותה לחזקה פי 100.

חלזונות רובוטיים
העובדה שלחלזונות יש יכולת תנועה מרשימה במיוחד, לכל הכיוונים - אופקית, אנכית ואף במהופך - קשורה לחומר הסיכה שעל בטנם, המקטין את החיכוך במהלך התנועה. בעזרת חיקוי המבנה הביולוגי של החילזון והטמעתו במערכות רובוטיות, פיתחו חוקרים מ-MIT את רובוט החילזון - ה- RoboSnail - רובוט שיכול לטפס על קירות אנכיים ולהידבק להם, ואפילו לזחול הפוך על התקרה. המטרה המחקרית היתה שילוב אפשרי של התכונות הללו בתחום הרפואה.

צדפות רובוטיות
הצדפה היא חפרנית מצטיינת. היא אולי נראית סטטית, אבל אין לה בעיה לחפור לעצמה מחילה בעומק של 70 ס"מ. חוקרים גילו שבזמן החפירה הצדפה נעה מעלה ומטה במהירות תוך כדי פתיחת הקונכייה וסגירתה וכך היא מסיתה חול הצידה וחופרת מחילה. בהשראתה, פותח רובוט-צדפה שניחן ביכולות דומות ומייצר ויברציות שמרככות את הקרקע ומסייעות לו לחפור - זאת, במטרה לנסות לפתח בעתיד מכשיר דומה שיהיה כלי עזר לחפירות תת ימיות ואולי אף לקידוחי נפט.

סקוץ' צמחי
הרעיון שמאחורי הסקוץ' (צמדן, בעברית) הגיע מצמח בשם Burdock שמבנהו ותכונותיו היוו השראה להמצאתו בשנת 1948. מהנדס שוויצרי בשם ג'ורג' דה מסטרל נתקל בצמח במהלך טיול בהרי האלפים, החליט משום מה להביט בו מקרוב ושם לב שלזרעיו, שנדבקו בהמוניהם לבגדיו ולפרווה של כלבו, יש צורה של קרסים קטנים. משם ועד לסניקרס עם סקוצ'ים, הדרך הייתה די קצרה.

אפקט הלוטוס
בנוסף להיותו יפה, ריחני ורוחני, הלוטוס גם עשוי מחומר דוחה מים: שעווה הידרופובית שמכוסה בבליטות ננומטריות. בכך, הוא היווה בסיס לפיתוחים טכנולוגיים: חולצות דוחות מים (בין השאר של המותג המוביל גאפ), ציפויים למשטחי בנייה, ציפויים למכשירים אלקטרוניים, ציפויים לכבלים באזורי תעשייה, חומרי איטום למשטחי זכוכית ועוד. לאחרונה, לאחר שהמחקר והפיתוח הורחבו גם לציפויים אנטי אלרגניים ואנטי בקטריאליים, גם נאס"א החלה להתעניין בכך לצורך שמירה על ציוד בחלל.
תגובות לכתבה(0):

נותרו 55 תווים

נותרו 1000 תווים

הוסף תגובה

תגובתך התקבלה ותפורסם בכפוף למדיניות המערכת.
תודה.
לתגובה חדשה
תגובתך לא נשלחה בשל בעיית תקשורת, אנא נסה שנית.
חזור לתגובה