Mô phỏng sinh học như một công cụ để phát triển các vật liệu mới

Cập nhật: 25/2023/XNUMX tags:phỏng sinh họctính bền vững

Biomimetics đang ở trên môi của tất cả mọi người và bây giờ rất khó để hình dung một tương lai mà nó không đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển của xã hội chúng ta. Việc phát triển các vật liệu mới không phải là không quan tâm đến kỷ luật mới này, mặc dù chúng ta phải nhận thức được những gì chúng ta có thể đạt được (và những gì chúng ta không thể) từ việc bắt chước tự nhiên.

Sống trong thế giới vật chất

Lịch sử nhân loại bắt đầu với sự phát triển của các nền văn minh mà ngày nay chúng ta tập hợp thành các giai đoạn công nghệ được xác định bởi vật chất mà tại bất kỳ thời điểm nào đã đạt được mức độ phát triển cao nhất (thời kỳ đồ đá, thời kỳ đồng, thời kỳ đồ đồng, thời kỳ đồ sắt). Kể từ đó, sự phát triển của con người gắn liền với mối quan hệ của anh ta với những vật chất xung quanh anh ta: cách chiết xuất chúng, cách biến đổi chúng, cách sử dụng chúng, cách tổng hợp chúng, cách tái chế chúng… ngay từ những vật liệu sớm nhất mà con người khai thác từ thiên nhiên (gỗ, đất sét, đá, v.v.) để sử dụng ứng dụng nhiệt cho cuộc cách mạng công nghệ nano và khoa học nano.


Những thách thức về công nghệ

Những thách thức về công nghệ là thách thức lớn nhất mà con người từng phải đối mặt trong suốt lịch sử của mình. Mặc dù đã hoàn thiện việc khai thác nguyên liệu thô, chiếm ưu thế trong việc tổng hợp các vật liệu mới, phát triển công nghệ chế biến và sản xuất và sử dụng các nguồn năng lượng khác nhau cho các hoạt động của mình, chúng ta hầu như không tính đến những hậu quả mà tất cả các giai đoạn này gây ra đối với môi trường xung quanh chúng ta.

Chúng ta hiện đang sống trong kỷ nguyên silicon, một cuộc cách mạng mới đã thúc đẩy sự phát triển của điện tử và công nghệ thông tin và truyền thông.

Ngày nay chúng ta biết rằng không thể bỏ qua vector môi trường trong các hoạt động của chúng ta; nó phải được coi là một yếu tố có tầm quan trọng tối đa. Trong bối cảnh này, những thập kỷ gần đây đã chứng kiến ​​sự xuất hiện của một lĩnh vực mới được gọi là bionics hoặc phỏng sinh học. Những thuật ngữ này trở nên phổ biến là kết quả của việc xuất bản cuốn sách Biomimicry: Innovation Inspired by Nature (1997) của Janine Beynus, đề cập đến “một ngành khoa học mới nghiên cứu các mô hình từ tự nhiên và được truyền cảm hứng từ các thiết kế và quy trình này để giải quyết các vấn đề của con người ”.


Phỏng sinh học và tính bền vững

Khoa học và Kỹ thuật luôn lấy bản chất làm khuôn mẫu và đã sử dụng nó để phát triển thịnh vượng; tuy nhiên, trong thời gian gần đây, nghiên cứu về tự nhiên này đã trở nên có hệ thống, có sự tham gia chặt chẽ của các chuyên gia từ các ngành khác nhau (nhà sinh học, nhà thiết kế, nhà vật lý, kỹ sư, nhà hóa học, v.v.) để tối đa hóa lợi ích thu được từ kiến ​​thức về Tự nhiên. Mặc dù hiện tại nó vẫn chứa đựng những bí mật mà chúng ta chưa thể giải mã, nhưng chắc chắn rằng sự bắt chước các quá trình tự nhiên, vật liệu và giải pháp sẽ là một trong những lộ trình phát triển và đổi mới của xã hội.

Tại thời điểm này, chúng ta phải dừng lại và suy nghĩ: liệu phỏng sinh học có phải là giải pháp phổ quát cho các vấn đề môi trường của chúng ta không? Câu trả lời là không. Mô phỏng sinh học là một công cụ đang được phát triển và là một nguồn của sự đổi mới; xuất phát điểm và cách tiếp cận “mới” (trong chừng mực nó đề cập đến sự thỏa mãn hệ thống) để tìm kiếm các giải pháp không thường xuyên cho những thách thức do phát triển công nghệ đặt ra. Và chúng ta không phải lúc nào cũng có được câu trả lời được tìm kiếm từ Thiên nhiên; tại thời điểm này, như các nhà nghiên cứu đã biết, chúng ta cần thay đổi mô hình và tiếp tục thăm dò.

Nhưng vẫn có xu hướng liên kết trực tiếp phỏng sinh học với tính bền vững, như thể cái trước liên quan rõ ràng đến cái sau. Không còn nghi ngờ gì nữa, Thiên nhiên có thể dạy chúng ta nhiều điều về cách bảo vệ sự sống và tài nguyên (bà ấy đã làm điều đó hàng triệu năm), nhưng việc biết cách phân bổ thông tin hợp lý mà bà ấy cung cấp theo hướng phát triển đại diện cho sự tiến bộ về môi trường chỉ phụ thuộc vào chúng ta trong chừng mực nó giúp “hạn chế thiệt hại cho môi trường”.

-

Bài đăng từ Hello Materials