Pod wpływem biomimetyki badacze opracowują biodegradowalny materiał, który regeneruje się w celu naprawy pęknięć. Może być stosowany na przykład na elementach mechanicznych
Naukowcy z Arizona State University w Stanach Zjednoczonych opracowali materiał składający się z polimerów posiadających swego rodzaju „pamięć kształtu” - ten biodegradowalny materiał naśladuje oryginalny kształt obiektu, do którego jest przymocowany. Następnie te polimery są włączane do sieci światłowodowej (zdolnej do wykrywania uszkodzeń w niektórych materiałach), aby następnie przyłożyć bodźce termiczne za pomocą lasera podczerwonego do uszkodzonego obszaru.
Wytworzone ciepło z kolei pobudza mechanizmy usztywniające i regeneracyjne. Jeśli materiał jest uszkodzony, proces samoleczenia może odzyskać do 96% pierwotnej siły. Zdaniem naukowców system nie odtwarza uszkodzonych połączeń, ale dokonuje przebudowy na złamaniu, maksymalnie zbliżając się do pierwotnego kształtu. Materiał ten mógłby nawet zmniejszyć potrzebę ciągłej wymiany lub naprawy uszkodzonych lub zniszczonych materiałów i konstrukcji, zmniejszając w ten sposób koszty.
Zdjęcie: polimer z "pamięcią kształtu" w akcji. Obszar czerwony wskazuje, gdzie działała sieć światłowodowa, stymulując materiał do przyjęcia swojego pierwotnego kształtu.
Funkcjonowanie kości
Inspiracją do badań naukowych była biomimetyka poprzez „kopiowanie” funkcjonowania kości, które mają zdolność wykrywania uszkodzeń, przerywania ich proliferacji i przy użyciu określonych komórek przebudowy uszkodzonych kości, regenerując je. Komórki biorące udział w przebudowie kości to: osteoklasty, które ponownie wchłaniają i przebudowują tkankę kostną; i osteoblasty, odpowiedzialne za tworzenie się tkanki kostnej i niektórych białek tworzących macierz kostną, takich jak kolagen typu I (lepiej zrozumieć działanie wideo na dole strony).
Inne badanie przeprowadzone przez tę samą instytucję może pomóc w opracowaniu „kopii kości”. Miała na celu zmineralizowane włókna kolagenowe, które są nanostrukturalnymi blokami silnie konserwowanych kości. Poprzez połączenie symulacji dynamiki molekularnej, a także analizy teoretycznej, naukowcy zaobserwowali, że charakterystyka nanostrukturalna tych włókien zapewnia im wysoką wytrzymałość i zdolność do wytrzymywania dużych odkształceń. W konsekwencji zmineralizowane włókna kolagenowe są w stanie tolerować mikropęknięcia, nie powodując żadnych makroskopowych uszkodzeń w tkance, co może mieć zasadnicze znaczenie dla umożliwienia przebudowy.
Aplikacja materiału
Jeśli innowacja rozwinie się dalej i przejdzie kilka testów, może być stosowana do budowy mocnych i lekkich materiałów, które mogą być poddawane dużym obciążeniom, jako związki zastępujące kości w produkcji elementów mechanicznych i tworzenie nowych materiałów.
