Za plastiku budućnosti trebat će nam žohari, a za odjeću pauci
Kompanija iz Kalifornije, imena Bolt Threads osmislila je revolucionarnu zimsku kapu. Inovacija nije u dizajnu ili boji, već u materijalu. Kombinacija je to vune sa bioinženjeringom napravljenom paukovom svilom koja se radi od genetski modificiranog kvasca koji, kada fermentira, stvara protein koji se može pretvoriti u vlakno.
Kompanija kaže kako materijal kapu čini "mekanom, no i nevjerojatno izdržljivom". Dan Widmaier, šef kompanije Bolt Threads, vjeruje kako će repliciranje materijala iz prirode otvoriti vrata nizu inovacija.
"Sada smo na paukovoj svili, no postoji cijela paleta nevjerojatnih stvari koje se mogu naći u prirodi", kaže Widmaier. No, dok "kopira" prirodu kroz procese poznate kao biomimikrija, izazov će biti i proizvoditi te materijale u većim količinama.
Osim što se kopiraju prirodni materijali, radi se i na tome da se repliciraju funkcije ljudskog tkiva. Na Oxfordu doktorandica Vanessa Restrepo-Schild radi na tome da proizvede sintetičku mrežnicu koja će se ponašati baš kao i ona prava u ljudskom oku.
Sintetička mrežnica sastoji se od stanične membrane kojoj su nadodane neke biološke komponente koje detektiraju svjetlost i generiraju električne signale. Još uvijek u vrlo ranim fazama razvoja mrežnica bi jednog dana mogla omogućiti mnogim pacijentima da povrate vid.
Njezini prirodni, biorazgradivi materijali čine ju manje invazivnom od drugih implantanata i manje vjerojatnom da tijelo burno na nju reagira. Sintetička bi mrežnica, prema nekim predviđanjima, mogla biti kvalitetnija od "originala".
"Mogli bi uključiti proteine koji će nam omogućiti da vidimo boje koje inače ne vidimo", kaže Restrepo-Schild.
Kao i sa sintetičkom mrežnicom, materijali koje radimo kopirajući prirodu mogli bi imati još "jače i bolje" kvalitete od originala. To je zbog načina kako priroda jedinstveno kombinira resurse i materijale koji su joj na raspolaganju. Samostalne komponente su možda slabe, ali kao mozaik imaju nevjerojatno mnogo kvaliteta.
Jedan od primjera je i sedef, u kojem se povezuju sitne plohe kalcijevog karbonata.
"To je, de facto, kreda kojom se piše po ploči koja je mekan materijal. No kad priroda u sedefu spoji te komponente dobije se materijal za koji treba uložiti dvije tisuće puta više energije nego za slamanje individualne komponente", kaže Robert Ritchie, inženjer sa Berkeleyja.
Sličan je materijal i Shrilk biorazgradiva plastika koju su razvili Javier Fernandez i njegov tim sa Harvarda. Koristeći hitin, od kojeg svoju kutikulu rade insekti ali i škampi, stvaraju materijal koji je izdržljiviji od aluminija, no mnogo lakši.
Biorazgradivi materijal koji replicira snagu, izdržljivost i prilagodljivost oklopa insekta mogao bi zamijeniti plastiku i koristiti se u medicini. S obzirom da je hitin nusprodukt konzumiranja mesa škampi, Shrilk se može proizvoditi za vrlo malo novca.
Ono što je fantastično, ističu znanstvenici, jest da ovakvi materijali imaju potencijal smanjiti ovisnost o prirodnim resursima i stvorimo materijale koji su bolji za okoliš.
"Priroda najmanje škodi prirodi ili okolišu. Moramo razumjeti zašto je to tako, i trebamo to kopirati, u tome leži revolucija", kaže Andrew Parker, šef kompanije Lifescaped koja crpi inspiraciju iz prirode kako bi stvarali proizvode.
"Ako kopiramo prirodu onda moramo organizirati i koristiti najčešće materijale, lokalne materijale, na najefikasniji mogući način", kaže Fernandez.
Ta efikasnost trebala bi, barem u teoriji, rezultirati materijalima kojima je potrebno vrlo malo energije da bi ih se proizvelo.
"Koristimo visoke temperature kako bi radili slitine koje priroda stvara gotovo na sobnoj temperaturi", kaže profesor Ritchie. Veliku ulogu u budućnosti imati će i 3D printanje, no mašine moraju postati još sofisticiranije.
"Mnoge su sastavne jedinice materijala iz prirode tanje od ljudske vlasi, i to može napraviti samo 3D printer, no moraju biti još precizniji i proizvodnja s njima treba biti jeftinija", kaže Parker.
"Biomimikrija napreduje brzinom svjetlosti, prirodni će materijali donijeti posve novo vrijeme. Biti ćemo svjedoci velikim promjenama za 15 do 20 godina", kaže Fernandez za Financial Times.