Как природа зарабатывает для инженеров: технологии, скопированные у живых существ
Природа решала инженерные задачи 3,8 миллиарда лет — задолго до того, как появились университеты и патентные бюро. Биомимикрия (от греч. bios, «жизнь», и mimesis, «подражание») представляет собой систематическое копирование природных решений для создания продуктов и технологий. По оценкам Biomimicry Institute, мировой рынок товаров, созданных с её применением, превысил 425 миллиардов долларов ещё в 2016 году и с тех пор продолжает расти.
Принципиальное отличие биомимикрии от простого «вдохновения природой» состоит в том, что исследователи буквально переводят биологические механизмы на язык инженерии. Они берут конкретную функцию (например, способность листа лотоса отталкивать воду), изучают микроструктуру, ответственную за неё, и воспроизводят эту структуру в материале.
Примеры, которые уже в производстве
Самый цитируемый пример: покрытие Sharklet. Кожа акулы покрыта крошечными чешуйками в форме ромбов: такой рельеф не даёт бактериям зацепиться за поверхность без использования химикатов. Компания Sharklet Technologies лицензировала эту текстуру для производства медицинского оборудования и поверхностей в больницах, сократив распространение инфекций на 67% по сравнению с гладкими аналогами.
Ячеистая структура пчелиных сот обеспечивает максимальную прочность при минимальном расходе материала. Авиационные конструкторы использовали этот принцип в сотовых сэндвич-панелях, которые сегодня составляют значительную часть фюзеляжа пассажирских самолётов. Вес конструкции снижается на 20-30% без потери жёсткости, что напрямую сокращает расход топлива.
Паутина паука прочнее стали при том же весе. Это свойство биологи объяснили структурой белковых нитей, а химики создали синтетический аналог под названием Biosteel. Его уже применяют в производстве защитных жилетов и медицинских швов, которые растворяются в теле без воспаления.
Где биомимикрия даст следующий прорыв
Наиболее перспективные направления на ближайшее десятилетие: самовосстанавливающиеся материалы (по принципу заживления кожи), системы сбора воды из воздуха (по образцу жука-туманника из пустыни Намиб) и архитектура зданий с естественной вентиляцией без кондиционеров (по модели термитников, где внутри поддерживается стабильная температура 30 °C при уличных 40 °C).
Для российского производителя биомимикрия интересна прежде всего как способ снижать материалоёмкость: меньше сырья на ту же функцию означает меньше себестоимости. Ряд решений уже доступен в виде лицензий и готовых добавок к покрытиям. Барьер входа невысок: многие патенты открыты, а стоимость адаптации биомиметических покрытий к серийному производству сопоставима с затратами на любую другую технологическую модернизацию линии.
