Maaari Bang Magawa ang Mga Hinaharap na Gusali Gamit ang Mga Bone at Egghell?

Maaari Bang Magawa ang Mga Hinaharap na Gusali Gamit ang Mga Bone at Egghell?

Habang ang mundo ay nakikipag-ugnay sa klima pagbabago, mapilit namin na makahanap ng mga paraan ng pagbabawas ng aming mga paglabas sa CO. Ang mga sektor na labis na umaasa sa mga fossil fuels, tulad ng enerhiya at abyasyon, ay karaniwang gaganapin upang maging ang pinakamasamang nagkasala. Ngunit ang hindi napagtanto ng karamihan sa mga tao na mayroong isa pang salarin, na nagtatago sa payak na paningin; sa mga kalye ng ating mga lungsod, at sa mga gusali na tinitirhan namin at nagtatrabaho.

Sa 2007 lamang, bakal at kongkreto ang bawat isa ay responsable para sa higit pang mga paglabas ng CO kaysa sa buong industriya ng aviation. Bago maabot ang site ng konstruksyon, ang parehong bakal at semento ay dapat na maiproseso sa napakataas na temperatura - at nangangailangan ito ng maraming enerhiya. Kaya paano natin mababawas ang ating pag-asa sa mga "maruming" na materyales, kapag nilalaro nila ang napakahalagang papel sa konstruksyon?

Ang isang pagpipilian ay ang paggamit ng mga likas na materyales, tulad ng kahoy. Ang mga tao ay nagtatayo ng kahoy para sa libo-libong taon, at mga istruktura na gawa sa kahoy kasalukuyang nakakaranas ng isang menor de edad na muling pagkabuhay - bahagyang dahil ito ay isang mura at napapanatiling materyal.

Ngunit may ilan mga disadvantages sa pagbuo ng kahoy; ang materyal ay maaaring mag-war sa mga kahalumigmigan na kondisyon, at madaling kapitan ng pag-atake ng mga peste tulad ng mga anay. At habang ang mga likas na materyales, tulad ng kahoy, ay nakakaakit mula sa isang pananaw sa kapaligiran, maaari silang hindi nasisiyahan para sa mga inhinyero na maaaring gumawa ng mga sangkap sa isang tiyak na hugis o laki.

Pagkopya ng buhay

Kaya paano kung, sa halip na gumamit ng mga likas na materyales tulad ng nakita natin ang mga ito, gumawa kami ng mga bagong materyales na kinasihan ng kalikasan? Ang ideyang ito ay nagsimula upang makakuha ng traksyon sa komunidad ng pananaliksik sa 1970 at talagang sumabog sa 1990, kasama ang pagbuo ng mga pamamaraan ng nanotechnology at nanofabrication. Ngayon, ito ay bumubuo ng batayan ng isang bagong larangan ng siyentipikong pananaliksik: ibig sabihin, "biomimetics" - literal na "pagkopya ng buhay".

Ang mga biological cell ay madalas na tinutukoy bilang "ang mga bloke ng gusali ng buhay", Dahil ang mga ito ay ang pinakamaliit na yunit ng buhay na bagay. Ngunit upang lumikha ng isang multi-cellular na organismo tulad mo o sa akin, ang mga cell ay dapat magtipon kasama ang isang istruktura ng suporta upang mabuo ang mga biological na materyal na ginawa namin, mga tisyu tulad ng buto, kartilago, at kalamnan. Ito ay mga materyales na tulad nito, na interesado ng mga siyentipiko sa biomimetics para sa inspirasyon.

Upang makagawa ng mga materyales na biomimetic, kailangan nating magkaroon ng isang malalim na pag-unawa sa kung paano gumagana ang mga likas na materyales. Alam namin na ang mga likas na materyales ay "mga composite": ang mga ito ay gawa sa maraming magkakaibang base na materyales, bawat isa ay may iba't ibang mga katangian. Ang mga pinagsama-samang materyales ay madalas na magaan kaysa sa mga solong sangkap ng sangkap, tulad ng mga metal, habang mayroon pa ring kanais-nais na mga katangian tulad ng higpit, lakas at katigasan.


Kunin ang Pinakabagong Mula sa InnerSelf


Paggawa ng mga materyales na biomimetic

Ang mga inhinyero ng materyales ay gumugol ng mga dekada na sinusukat ang komposisyon, istraktura at mga katangian ng mga likas na materyales tulad ng buto at egghell, kaya mayroon kaming isang mahusay na pag-unawa sa kanilang mga katangian.

Halimbawa, alam natin na ang buto ay binubuo ng hydrated protein at mineral, sa halos pantay na proporsyon. Ang mineral ay nagbibigay ng katigasan at katigasan, habang ang protina ay nagbibigay ng katigasan at paglaban sa bali. Bagaman ang mga buto ay maaaring masira, ito ay medyo bihirang, at may pakinabang sila sa pagiging nakapagpapagaling sa sarili - isa pang tampok na sinusubukan ng mga inhinyero na dalhin sa mga materyales na biomimetic.

Tulad ng buto, egghell ay isang composite material, ngunit ito ay sa paligid ng 95% mineral at tanging 5% hydrated protein. Gayunpaman kahit na ang maliit na halaga ng protina ay sapat na upang maging mahirap ang mga itlog, isinasaalang-alang ang pagiging manipis nito - tulad ng napansin ng karamihan sa mga nagluluto ng agahan. Ang susunod na hamon ay upang gawing matatag ang kaalamang ito.

Mayroong dalawang mga paraan upang gayahin ang mga likas na materyales. Alinman maaari mong gayahin ang komposisyon ng materyal mismo, o maaari mong kopyahin ang proseso kung saan ginawa ang materyal. Dahil ang mga likas na materyales ay ginawa ng mga nabubuhay na nilalang, walang mataas na temperatura na kasangkot sa alinman sa mga pamamaraan na ito. Tulad ng mga ito, mga materyales na biomimetic - tawagan natin sila na "neo-bone" at "neo-egghell" - mas kaunting enerhiya na makagawa kaysa sa bakal o kongkreto.

Sa laboratoryo, nagtagumpay kami sa paggawa sentimetro-scale na mga sample ng neo-bone. Ginagawa namin ito sa pamamagitan ng paghahanda ng iba't ibang mga solusyon ng protina kasama ang mga sangkap na gumagawa ng mineral mineral. Ang isang pinagsama-samang materyal na neo-bone ay pagkatapos ay na-deposito mula sa mga solusyon na ito sa isang biomimetic na paraan sa temperatura ng katawan. Walang dahilan na ang prosesong ito - o isang pinabuting, mas mabilis na bersyon nito - ay hindi mai-scale hanggang sa isang antas ng pang-industriya.

Siyempre, ang bakal at kongkreto ay nasa lahat ng dako, kaya ang paraan ng pagdisenyo at pagtatayo ng mga gusali ay na-optimize para sa mga materyales na ito. Upang simulan ang paggamit ng mga materyales na biomimetic sa malaking sukat, kakailanganin nating ganap na muling pag-isipan ang aming mga code ng gusali at pamantayan para sa mga materyales sa konstruksyon. Ngunit pagkatapos, kung nais nating magtayo ng mga lungsod sa hinaharap sa isang napapanatiling paraan, marahil isang pangunahing pag-iisipang muli ay eksaktong kinakailangan. Ang agham ay nasa pagkabata pa rin, ngunit hindi nangangahulugang hindi namin maipangarap ang malaki sa hinaharap.

Tungkol sa Author

Si Michelle Oyen, Reader sa Bioengineering, University of Cambridge

Ang artikulong ito ay orihinal na lumitaw sa Pag-uusap Ang

Mga Kaugnay Books

Buhay Pagkatapos ng Carbon: Ang Susunod na Global Transformation of Cities

by Peter Plastrik, John Cleveland
1610918495Ang hinaharap ng aming mga lungsod ay hindi kung ano ang dating ito. Ang modernong-lungsod modelo na kinuha hawakan globally sa ikadalawampu siglo ay outlived nito pagiging kapaki-pakinabang. Hindi nito malulutas ang mga problema na nakatulong upang lumikha-lalo na ang global warming. Sa kabutihang palad, isang bagong modelo para sa pagpapaunlad ng lunsod ay umuusbong sa mga lungsod upang agresibo na matugunan ang mga katotohanan ng pagbabago ng klima. Binabago nito ang paraan ng pag-disenyo ng mga lungsod at paggamit ng pisikal na espasyo, makabuo ng pang-ekonomiyang yaman, ubusin at pagtapon ng mga mapagkukunan, pagsasamantala at pagsuporta sa natural na mga ecosystem, at maghanda para sa hinaharap. Available sa Amazon

Ang Ika-anim na Pagkalipol: Isang Di-likas na Kasaysayan

ni Elizabeth Kolbert
1250062187Sa nakalipas na kalahating bilyong taon, nagkaroon ng Limang mass extinctions, nang bigla at kapansin-pansing kinontrata ang pagkakaiba-iba ng buhay sa lupa. Ang mga siyentipiko sa buong mundo ay kasalukuyang sinusubaybayan ang ika-anim na pagkalipol, na hinulaan na ang pinaka-nagwawasak na kaganapan ng pagkalipol dahil ang asteroid epekto na wiped ang mga dinosaur. Sa oras na ito, ang kataklismo ay sa amin. Sa prose na sabay-sabay lantad, nakakaaliw, at malalim na kaalaman, Bagong Yorker ang manunulat na si Elizabeth Kolbert ay nagsasabi sa atin kung bakit at kung paanong binago ng mga tao ang buhay sa planeta sa isang paraan walang mga uri ng hayop ang dati. Ang interweaving na pananaliksik sa kalahating dosenang mga disiplina, mga paglalarawan ng mga kamangha-manghang uri ng hayop na nawala na, at ang kasaysayan ng pagkalipol bilang isang konsepto, ang Kolbert ay nagbibigay ng isang gumagalaw at komprehensibong account ng mga pagkawala na nagaganap bago ang aming mga mata. Ipinakikita niya na ang ika-anim na pagkalipol ay malamang na maging pinakamatagal na pamana ng sangkatauhan, na nagpapalakas sa atin na muling pag-isipan ang pangunahing tanong kung ano ang ibig sabihin nito na maging tao. Available sa Amazon

Mga Digmaang Klima: Ang Paglaban para sa Kaligtasan bilang ang World Overheats

ni Gwynne Dyer
1851687181Mga alon ng mga refugee sa klima. Dose-dosenang mga nabigong estado. All-out war. Mula sa isa sa mga mahusay na geopolitical analysts sa mundo ay dumating ang isang nakapangingilabot sulyap sa mga strategic na katotohanan ng malapit na hinaharap, kapag ang pagbabago ng klima ay nagtutulak ng mga kapangyarihan ng mundo patungo sa pulitika ng pamumutok ng lalamunan. Nanguna at walang maliwanag, Mga Digmaan sa Klima ay magiging isa sa pinakamahalagang aklat ng mga darating na taon. Basahin ito at alamin kung ano ang aming pinapunta. Available sa Amazon

Mula sa Ang Publisher:
Ang mga pagbili sa Amazon ay pumunta upang bayaran ang gastos ng pagdadala sa iyo InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, at ClimateImpactNews.com nang walang gastos at walang mga advertiser na sumusubaybay sa iyong mga gawi sa pagba-browse. Kahit na nag-click ka sa isang link ngunit hindi bumili ng mga napiling produkto, anumang bagay na binili mo sa parehong pagbisita sa Amazon nagbabayad sa amin ng isang maliit na komisyon. Walang karagdagang gastos sa iyo, kaya mangyaring tumulong sa pagsisikap. Maaari mo ring gamitin ang link na ito gamitin sa Amazon sa anumang oras upang matulungan kang suportahan ang aming mga pagsisikap.

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

sundin ang InnerSelf sa

facebook-icontwitter-iconrss-icon

Kumuha ng Pinakabagong Sa pamamagitan ng Email

{Emailcloak = off}