Futro niedźwiedzia i włókna kaktusa. Krakowscy naukowcy podpatrują naturę
Zamiast projektować od zera, zaczynają od natury. Bo – jak mówią – ta miała miliony lat, by znaleźć najlepsze rozwiązania.
Laboratorium, które zaczyna się w zoo
Badacze z Akademii Górniczo-Hutniczej współpracują z wrocławskim zoo. Do Krakowa trafiają próbki włosów, futer i piór – m.in. reniferów, wielbłądów, żubrów czy pingwinów.
To materiał pozyskiwany bez szkody dla zwierząt – z naturalnego linienia lub zabiegów pielęgnacyjnych.
Dla biologa to fragment organizmu. Dla inżyniera – gotowy projekt.
– Natura tworzy rzeczy w sposób niezwykle przemyślany – tłumaczy dr inż. Daniel Ura z zespołu badawczego.
Sekret niedźwiedzia
Pod mikroskopem włos niedźwiedzia polarnego okazuje się niemal pusty w środku.
W jego rdzeniu znajduje się powietrze – a to jeden z najlepszych izolatorów. Dzięki temu futro skutecznie zatrzymuje ciepło.
Dla naukowców to wskazówka, jak projektować materiały, które będą chronić przed zimnem albo ograniczać straty energii.
Kiedy nauka podgląda naturę
To podejście ma swoją nazwę – biomimetyzm.
Polega na tym, by najpierw zrozumieć, jak działa natura, a potem spróbować odtworzyć jej mechanizmy w laboratorium.
Badacze z AGH wykorzystują do tego zaawansowane metody – mikroskopię elektronową, spektroskopię czy testy mechaniczne.
Dzięki nim widzą struktury niewidoczne gołym okiem – w skali mikro i nano.
Włókna cieńsze niż włos
Aby odtworzyć naturalne struktury, naukowcy wytwarzają własne materiały.
Robią to metodą elektroprzędzenia – z polimerów tworzą ultracienkie włókna, które układają się w lekkie, porowate maty.
Ich budowa przypomina włosy – ale w skali znacznie mniejszej.
– Z milionów takich włókien powstaje bardzo lekka struktura, której właściwości możemy precyzyjnie kontrolować – wyjaśniają badacze.
Inspiracja z pustyni
Jednym z projektów był… kaktus, nazywany „głową starca”.
Jego włókna pokryte są mikroskopijnymi rowkami i wypustkami. Zaburzają one ruch powietrza i ograniczają przepływ ciepła.
Naukowcy odtworzyli tę strukturę w laboratorium. Efekt: materiał lepiej izoluje niż gładkie włókna.
Po co to wszystko
Zastosowań może być wiele – od budownictwa po medycynę.
Lepsze materiały izolacyjne mogą zmniejszyć zużycie energii. Nanowłókna mogą trafić do filtrów, tekstyliów technicznych czy maseczek.
– Takie materiały są lekkie, przepuszczają powietrze, a jednocześnie dobrze izolują – podkreślają naukowcy.
Natura jako projektant
Badania z AGH pokazują coś jeszcze.
To, co dla jednych jest futrem, piórem czy włóknem rośliny, dla innych jest gotową instrukcją technologiczną.
– Natura jest ogromnym źródłem inspiracji dla technologii przyszłości – podsumowuje prof. Urszula Stachewicz.
