Biomimética é a ciência que busca na natureza respostas para nossos problemas tecnológicos. Você usa tecnologias biomiméticas todos os dias. O velcro, por exemplo, foi inventado depois que George de Mestral percebeu como as rebarbas usavam pequenos ganchos para grudar no pelo de seu cachorro. E embora o velcro seja demasiado comum para surpreender alguém, nos últimos anos temos utilizado exactamente o mesmo processo para construir tecnologias que são simplesmente incríveis.
10 UltraCane
Na natureza, o ultrassom é usado principalmente por morcegos para encontrar presas. A ciência por trás disso é bem simples: você emite uma onda sonora e registra quanto tempo leva para o eco retornar depois de ricochetear em alguma coisa. Se você souber a que velocidade a onda sônica está viajando, poderá medir a distância do obstáculo. Os morcegos fazem isso naturalmente. Os humanos não.
Assim, pesquisadores da Universidade de Leeds, no Reino Unido, buscaram inspiração nos morcegos para construir uma bengala ultrassônica para pessoas cegas. A ideia era bastante simples, mas o que eles não previram foi a forma como o cérebro humano se tornou tão receptivo ao novo sentido. A bengala funciona enviando sinais ultrassônicos, medindo o tempo de resposta dos ecos e convertendo esses dados em vibrações no cabo da bengala. À medida que um objeto se aproxima, as vibrações ficam mais fortes.
Quando a bengala foi testada, eles descobriram que os cérebros dos sujeitos do teste aceitaram prontamente a entrada e começaram a construir um novo tipo de percepção espacial baseada apenas nas vibrações que chegavam pelas palmas das mãos. Com o tempo, eles pararam de sentir conscientemente as vibrações e construíram um mapa mental instantâneo do ambiente ao seu redor – suas mentes eliminaram o intermediário em favor de uma interpretação mais eficiente da sensação.
9 Enxame de Robótica
Harvard não é a única organização de pesquisa que pretende dar aos robôs a capacidade de comunicar e aprender uns com os outros. O Instituto de Tecnologia de Nova Jersey também está desenvolvendo um enxame de robôs com mentalidade de colmeia, e eles já conseguiram . Modelado a partir do comportamento das colônias de formigas, um robô é capaz de captar as decisões dos outros robôs e seguir seu comportamento – sem qualquer programação.
Os robôs em si não se parecem com formigas – são mais como cubos de gelo futuristas – mas cada um tem dois sensores de luz que agem como antenas de uma formiga captando um rastro de feromônios. Individualmente estúpidos, os robôs só conseguem avançar e sentir a luz. Cada robô estava sendo rastreado por um projetor que deixava pontos de luz ao longo de seu caminho, como uma espécie de rastro de migalhas de pão, e cada vez que um robô tropeçava no caminho de outro robô, as luzes ficavam mais brilhantes.
No início do experimento, todos os robôs se moviam de forma aleatória e caótica. No final, eles convergiram em um trem seguindo um único caminho . Assim como as formigas, elas não fazem “escolha” quando fazem algo diferente; tudo se baseia em um programa central que lhes diz para seguir um sinal específico. No caso das formigas, esse sinal é um rastro de feromônios deixado por outras formigas. Com robôs de enxame, é leve.
8 Tinta autolimpante
Nem todos os avanços na biomimética têm a ver com robôs. Na verdade, a maioria não; robôs são apenas mais interessantes para falar. Dito isto, uma das invenções biomiméticas mais interessantes dos últimos anos é uma tinta modelada a partir das folhas da flor de lótus.
As folhas de lótus podem parecer lisas, mas no nível microscópico, estão cobertas por milhões de pequenos espinhos. As pontas repelem a sujeira e a água, minimizando a área de superfície da folha – a água simplesmente escorre porque não há contato suficiente para criar uma atração. Tendo isso como modelo, uma empresa alemã desenvolveu uma tinta que utiliza uma microestrutura complexa na parte externa para evitar que grudem na tinta. Ao microscópio, a tinta seca parece uma paisagem surreal coberta de esculturas.
Partículas de sujeira ainda podem ficar presas nas saliências, mas o menor respingo de água irá desalojá-las. Em outras palavras, a tinta é essencialmente autolimpante. E como as folhas de lótus, a própria água desliza. A NASA também está usando a ideia do lótus para construir um revestimento para trajes espaciais e veículos espaciais, a fim de evitar que bactérias viajem de carona para o espaço .
7 Câmeras multifacetadas
Se você tivesse um microscópio, muito tempo e uma mosca preguiçosa, poderia contar todas as facetas individuais do olho de uma mosca doméstica. Existem cerca de 28 mil – cada um com suas próprias lentes e nervo sensor de luz. Os olhos compostos são uma das maravilhas da natureza: eles permitem que os insetos vejam até 180 graus ao seu redor e oferecem uma sensação de profundidade com a qual os humanos só podem sonhar.
Usando essa ideia, pesquisadores da Universidade de Illinois construíram uma câmera multifacetada composta por 180 lentes, cada uma conectada a um fotodetector individual. A matriz foi construída sobre um tapete de borracha flexível que foi então curvado em um formato hemisférico. A entrada de todas as lentes é combinada em uma única imagem, de modo que você vê uma imagem normal em vez de, digamos, um banco de monitores. E a coisa toda – lentes e componentes eletrônicos incluídos – tem apenas um centímetro (0,4 pol.) de diâmetro.
O objetivo da equipe é utilizar as câmeras para vigilância aérea de drones robóticos. Mas mesmo uma câmera estacionária seria uma grande melhoria em relação às câmeras atuais. Coloque dois desses “olhos esbugalhados” costas com costas e você terá uma visão de 360 graus. Atualmente, eles estão trabalhando em um novo modelo que duplica o número de lentes.
6 Revestimentos de pele de tubarão
Quando Michael Phelps conquistou seis medalhas de ouro nas Olimpíadas de 2004, ele usava um maiô chamado Fastskin, desenvolvido pela Speedo. Fastskin é coberto por pequenas protuberâncias que imitam a pele de um tubarão. Embora os trajes de banho tenham sido simultaneamente proibidos e declarados ineficazes, a ideia de usar a pele de tubarão como modelo para materiais de alta tecnologia está longe de estar morta.
A pele de um tubarão é coberta por uma camada de peças sobrepostas chamadas dentículos. Eles se parecem com dentes microscópicos e apontam para a parte de trás do tubarão. Quando um tubarão nada, as bordas dos dentículos criam microvórtices que essencialmente puxam o tubarão para frente, permitindo-lhe nadar mais rápido. E devido à forma como se flexionam, outros organismos – como algas e cracas – não conseguem agarrá-lo. É por isso que as baleias são frequentemente encontradas incrustadas com cracas, mas os tubarões nunca o são.
A Marinha dos EUA está pesquisando aplicações para usar revestimentos inspirados em pele de tubarão na parte externa de seus submarinos, o que os tornaria mais rápidos e evitaria que mexilhões e cracas se acumulassem em seus cascos, cuja limpeza custa US$ 50 milhões por ano. trabalho. Os hospitais também estão entrando no jogo: um material conhecido como Sharklet já está sendo usado nas maçanetas das portas dos hospitais da Califórnia para impedir que patógenos como a E. coli formem colônias. A melhor parte é que, como não é um repelente químico, não há como as bactérias criarem resistência.
5 SCRATCHBot
A busca por novas formas de vivenciar o mundo sempre esteve enraizada no mundo animal. Ao construir um robô que se parece e age como um rato, os cientistas da Universidade de Sheffield investigaram um meio de sentir que os humanos nunca experimentarão: os bigodes. Apelidado de SCRATCHBot , o único propósito do robô é atuar como um veículo para bigodes sintéticos de última geração – e um cérebro que pode interpretar os dados e colocá-los em uso.
Como os ratos são principalmente noturnos, eles costumam usar os bigodes para navegar mais do que a visão. Ao recriar um conjunto de bigodes funcionais, os pesquisadores usaram hastes de fibra de vidro que continham sensores de efeito Hall (sensores que medem diferenças de tensão com base em uma corrente e um campo magnético). Pequenos ímãs nos bigodes fornecem o campo magnético e, quando os bigodes roçam em alguma coisa, os sensores captam a mudança de voltagem causada pelo movimento dos ímãs. Isso permite que o SCRATCHBot “veja” objetos através dos bigodes.
O “cérebro” do rato é um modelo neural baseado em PC que recebe informações dos bigodes, processa-as e envia um comando às pernas (vire à esquerda, vire à direita, etc.). Todo o projeto é baseado em um rato incrivelmente estúpido – ele não possui córtex de alto nível, mas ainda pode operar funções motoras básicas.
4 Células Solares Orgânicas
Células solares sensibilizadas por corante são um tipo de célula solar que usa uma forma especial de corante para capturar energia solar. Quando a luz solar atinge o corante, suas moléculas reagem e produzem eletricidade. Essas células solares são mais baratas que suas equivalentes de silício, mas têm um problema: a tinta tende a se decompor após um curto período de tempo, deixando você essencialmente com um quadrado inútil de plástico.
Mas o mecanismo do corante não é muito diferente daquele encontrado na fotossíntese natural, quando uma planta converte a luz solar em energia. Assim, pesquisadores da Universidade Estadual da Carolina do Norte começaram a observar as plantas domésticas para ver o que as tornava diferentes. O resultado foi uma célula solar com um sistema vascular interno que circula o corante através de uma rede ramificada de veias. Quando o corante se degrada a ponto de não produzir mais eletricidade, ele é eliminado e substituído por um novo fluxo de corante, como uma planta que entrega nutrientes às folhas.
3 O SpiderBot T8
Se as aranhas são a matéria de onde nascem os pesadelos, o T8 Octopod Robot é um pesadelo com uma etiqueta de preço. Os roboticistas vêm tentando há anos imitar a arquitetura de uma aranha. Com oito pernas, você obtém um nível de estabilidade sem precedentes, perfeito para robôs de busca e resgate em áreas de desastre. E embora tenhamos tido outras versões de robôs semelhantes a aranhas, sempre foi difícil projetar um com controle interno suficiente para que todas as oito pernas se movessem em uníssono, mantendo a capacidade de se mover separadamente quando necessário.
O robô T8 Octopod usa um mecanismo de movimento exclusivo projetado especificamente para superar esse obstáculo. É controlado remotamente e, com um simples comando, o processador integrado calculará a trajetória das pernas, o controle do motor e a cinemática inversa para coordenar seus 26 motores individuais. O resultado é quase muito realista.
2 Circuitos de autocura
Os chips de circuitos integrados são usados em praticamente todos os dispositivos eletrônicos criados atualmente e, apesar de seu pequeno tamanho, a maioria dos chips possui milhões de transistores espalhados por uma superfície que não é mais larga que a cabeça de um prego. Se um pedacinho quebrar, tudo se tornará inútil. Mas e se o seu telefone celular ou computador pudesse se reparar como um sistema imunológico combatendo uma infecção? Essa pode ser uma possibilidade muito real num futuro próximo.
Engenheiros do Instituto de Tecnologia da Califórnia criaram o que chamam de “circuitos indestrutíveis”. Para demonstrar, eles colocaram um deles sob um microscópio, derreteu com um laser e observaram-no descobrir uma maneira de continuar funcionando. Os chips são microscópicos; seriam necessários cerca de 75 para cobrir a face de um centavo. Além de todos os circuitos necessários para a finalidade principal do chip, cada chip também contém uma variedade de sensores e um processador central integrado que detecta danos e descobre a maneira mais eficiente de fazer com que tudo volte a funcionar.
Eles testaram dezenas de chips equipados com capacidade de autocura e, não importa que parte do chip seja destruída, ele sempre encontra uma maneira de redirecionar os processos do circuito em menos de um segundo. E não está pré-programado para nenhuma ameaça específica, como o sistema imunológico do corpo, ele avalia os danos por conta própria e descobre quais ações precisa tomar. A única coisa que nos resta fazer é localizar John Connor.
1 Enxertos de pele parasitas
Existe um parasita chamado Pomphorhynchus laevis que usa espinhos na cabeça para abrir um buraco no intestino de um animal, após o que enfia a cabeça para dentro e infla o corpo para se manter no lugar. Foi esta monstruosidade improvável que inspirou os investigadores médicos a desenvolver um novo tipo de enxerto de pele. Enxertos de pele são manchas de pele transplantadas de uma parte do corpo para outra, geralmente para cobrir uma queimadura grave.
Até agora, os enxertos de pele eram geralmente fixados com grampos, o que acarreta um alto risco de infecção. Este novo enxerto de pele biomimético, por outro lado, copia quase tudo, desde o parasita mais assustador sobre o qual você provavelmente lerá hoje. O enxerto possui um aglomerado de microagulhas que incham quando expostas à água. As agulhas penetram na pele com bastante facilidade e, uma vez dentro, incham como um balão para manter o enxerto no lugar. Outra vantagem sobre os grampos, que na verdade acabam rasgando o tecido ao seu redor, é que as microagulhas empurram o tecido para o lado, em vez de danificá-lo .
