آیا می توان ساختمانهای آینده را با استخوان و تخم مرغ ساخت؟

آیا می توان ساختمانهای آینده را با استخوان و تخم مرغ ساخت؟

همانطور که جهان با تغییر آب و هواما فوراً باید راه هایی برای کاهش انتشار CO₂ خود بیابیم. بخش هایی که به سوخت های فسیلی مانند انرژی و انرژی بسیار متکی هستند هوانوردی، معمولاً به عنوان بدترین مجرم شناخته می شوند. اما آنچه اکثر مردم متوجه نیستند این است که مقصر دیگری وجود دارد که در دید ساده پنهان شده است. در خیابانهای شهرهای ما و در ساختمانهایی که در آن زندگی می کنیم و کار می کنیم.

فقط در 2007 ، فولاد و بتن هر کدام مسئول انتشار بیشتر CO2 از کل صنعت حمل و نقل هوایی جهانی بودند. قبل از رسیدن به محل ساخت و ساز ، هم فولاد و هم سیمان باید در دمای بسیار بالا فرآوری شوند - و این نیاز به انرژی زیادی دارد. بنابراین ، چگونه می توانیم وابستگی خود را نسبت به این مواد "کثیف" کاهش دهیم ، هنگامی که آنها چنین نقشی اساسی در ساخت و ساز دارند؟

یک گزینه استفاده از مواد طبیعی مانند چوب است. انسان ها با چوب ساختند هزاران سال، و سازه های چوبی هستند در حال حاضر تجدید حیات جزئی - تا حدی به دلیل اینکه این ماده ارزان و پایدار است.

اما بعضی از آنها وجود دارد مضرات ساختمان با چوب؛ این ماده می تواند در شرایط مرطوب پیچیده شود و در معرض حمله آفاتی مانند موریانه ها قرار دارد. و در حالی که مواد طبیعی ، مانند چوب از منظر محیطی جذاب هستند ، می توانند برای مهندسینی که مایل به ساختن قطعات به شکل یا اندازه خاص هستند ، رضایت بخش نباشد.

کپی کردن زندگی

پس چه می شود ، اگر به جای استفاده از مواد طبیعی وقتی آنها را پیدا می کنیم ، مواد جدیدی بسازیم که از طبیعت الهام گرفته باشند؟ این ایده در جامعه تحقیق در 1970 ها شروع به جذب کرد و واقعاً در 1990 ها منفجر شد ، با توسعه فناوری نانو و روشهای تولید نانو. امروز ، این اساس زمینه جدیدی از تحقیقات علمی را تشکیل می دهد: یعنی "زیست سنجی" - به معنای واقعی کلمه "کپی کردن زندگی".

سلولهای بیولوژیکی اغلب به عنوان "بلوک های زندگیزیرا آنها کوچکترین واحدهای ماده زنده هستند. اما برای ایجاد یک ارگانیسم چند سلولی مانند شما یا من ، سلول ها باید با ساختار پشتیبان جمع شوند تا مواد بیولوژیکی که از آن ساخته شده ایم ، بافت هایی مانند استخوان ، غضروف و ماهیچه ها را تشکیل دهند. موادی مانند این است که دانشمندان علاقه مند به زیست سنجی برای الهام گرفتن به آن روی آورده اند.

برای ساختن مواد بیومیمی ، باید درک عمیقی از نحوه عملکرد مواد طبیعی داشته باشیم. ما می دانیم که مواد طبیعی "کامپوزیت" نیز هستند: آنها از چندین ماده پایه مختلف ساخته شده اند که هر کدام دارای خواص مختلفی هستند. مواد کامپوزیت اغلب نسبت به مواد تک ماده ای مانند فلزات سبک تر هستند ، در حالی که هنوز هم دارای خواص مطلوب مانند سفتی ، استحکام و چقرمگی هستند.


آخرین مطالب را از InnerSelf دریافت کنید


ساخت مواد بیومیمی

مهندسان مواد ده ها سال برای اندازه گیری ترکیب ، ساختار و خاصیت مواد طبیعی مانند استخوان و پوسته تخم مرغ صرف کرده اند ، بنابراین ما اکنون درک خوبی از خصوصیات آنها داریم.

به عنوان مثال ، ما می دانیم که استخوان از نسبت پروتئین و مواد معدنی هیدراته و به نسبت تقریبا مساوی تشکیل شده است. این ماده معدنی سختی و سختی را به همراه دارد ، در حالی که پروتئین مقاومت و مقاومت به شکست را تحمل می کند. اگرچه استخوان ها می توانند شکسته شوند ، اما این نسبتاً نادر است و فایده ای برای بودن دارند بهبودی - ویژگی دیگری که مهندسین در تلاشند تا مواد بیومیمیکی را به آن منتقل کنند.

مانند استخوان ، تخم مرغ ماده ای کامپوزیتی است ، اما تقریباً معدنی 95٪ و تنها پروتئین آبرسان 5٪ است. با این وجود حتی مقدار کمی پروتئین نیز با توجه به نازکی بودن آن برای ایجاد پوسته پوسته تخم مرغ بسیار سخت است - همانطور که بیشتر آشپزهای صبحانه متوجه شده اند. چالش بعدی تبدیل این دانش به چیزی محکم است.

دو روش برای تقلید از مواد طبیعی وجود دارد. در هر صورت می توانید ترکیب خود مواد را تقلید کنید ، یا می توانید فرایندی که مواد ساخته شده است را کپی کنید. از آنجا که مواد طبیعی توسط موجودات زنده ساخته می شوند ، در هیچ یک از این روش ها درجه حرارت بالا وجود ندارد. به همین ترتیب ، مواد بیومیمیکی - بیایید آنها را "استخوان نازک" و "پوسته پوسته تخم مرغ" بنامیم - نسبت به فولاد یا بتن انرژی کمتری تولید می کنند.

در آزمایشگاه موفق به ساخت شده ایم نمونه های در مقیاس سانتی متر از استخوان نئو. ما این کار را با تهیه محلولهای مختلف پروتئین با اجزای سازنده مواد معدنی استخوان انجام می دهیم. یک ماده نانو استخوان کامپوزیتی از این محلول ها به صورت بیومتریک در دمای بدن ذخیره می شود. هیچ دلیلی وجود ندارد که این فرآیند - یا نسخه پیشرفته و سریع تر آن - نتواند به سطح صنعتی انجام شود.

البته فولاد و بتن در همه جا وجود دارد ، بنابراین نحوه طراحی و ساخت ساختمانها برای این مواد بهینه شده است. برای شروع استفاده از مواد بیومیمی در مقیاس بزرگ ، لازم است که کدهای ساختمان و استانداردهای ساختمانی خود را برای مصالح ساختمانی کاملاً تجدید نظر کنیم. اما پس از آن ، اگر بخواهیم شهرهای آینده را به روشی پایدار بسازیم ، شاید یک تجدید نظر عمده دقیقاً همان چیزی باشد که لازم است. علم هنوز در مراحل ابتدایی خود است ، اما این بدان معنا نیست که نمی توانیم درباره آینده بزرگ آرزو کنیم.

درباره نویسنده

میشل اوین ، خواننده در مهندسی زیستی ، دانشگاه کمبریج

این مقاله در ابتدا در گفتگو ظاهر شد

کتاب های مرتبط

زندگی پس از کربن: تبدیل جهان بعدی شهرهای

by Pاتر پلاستریک، جان کلیولند
1610918495آینده شهرهای ما چیزی نیست که مورد استفاده قرار گیرد. مدل مدرن شهر که در قرن بیستم در سطح جهان قرار داشت، از اهمیت آن کاسته شده است. این مسئله نمی تواند مشکلات را که باعث ایجاد آن شد، به خصوص گرمایش جهانی، حل کند. خوشبختانه، مدل جدیدی برای توسعه شهری در شهرها به وجود آمده است تا به شدت با واقعیت های تغییرات آب و هوایی مواجه شود. این شیوه تبدیل شهرها به طراحی و استفاده از فضای فیزیکی، ایجاد ثروت اقتصادی، مصرف و دفع منابع، بهره برداری و حفظ اکوسیستم های طبیعی است و آماده شدن برای آینده است. موجود در آمازون

انقراض ششم: تاریخ غیر طبیعی

توسط الیزابت کلبرت
1250062187طی نیم میلیارد سال گذشته، پنج تن از انقراض جمعی وجود داشته است، زمانی که تنوع زندگی بر روی زمین ناگهان و به طور چشمگیری متوقف شد. دانشمندان در سراسر جهان در حال حاضر نظارت بر انقراض ششم، پیش بینی کرده اند که منحرف ترین انقراض از اثر سیارک است که از بین بردن دایناسورها. این زمان در اطراف ما، حوادث ما است. در پروسه ای که یک بار فریبنده، سرگرم کننده و عمیقا آگاه است، نیویورکر نویسنده الیزابت کلبرت به ما می گوید که چرا و چگونه انسان ها زندگی را بر روی سیاره تغییر داده اند به گونه ای که هیچ گونه گونه ای پیش از آن وجود نداشته است. کولبرت، تحقیقات متداول در نیمی از رشته ها، توصیف هایی از گونه های جذاب که قبلا از دست داده اند و تاریخ انقراض به عنوان یک مفهوم، کولبرت یک گزارش متحرک و جامع از ناپدید شدن های قبل از چشم ما را فراهم می کند. او نشان می دهد که انقراض ششم احتمالا میراث پایدار بشریت است و ما را مجبور به بازنگری در مسئله بنیادین آنچه که به معنای انسان است، بازنگری می کنیم. موجود در آمازون

جنگ آب و هوا: مبارزه برای بقا به عنوان بیش از حد جهانی

توسط گونین دایر
1851687181امواج پناهندگان آب و هوا ده ها تن از دولت های شکست خورده. جنگ تمامعیار. از یکی از تحلیل گران بزرگ ژئوپولتیک جهان، یک نگاه اجمالی به واقعیت های استراتژیک آینده نزدیک می آید، زمانی که تغییرات آب و هوایی قدرت های جهانی را نسبت به سیاست گزاف گویی بقا حفظ می کند. پیش داوری و نافذ جنگ آب و هوا یکی از مهم ترین کتاب های سال های آینده خواهد بود. آن را بخوانید و بفهمید چه چیزی را دنبال می کنید. موجود در آمازون

از ناشر:
خرید در آمازون برای هزینۀ آوردن شما هزینه می کند InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, و ClimateImpactNews.com بدون هزینه و بدون تبلیغاتی که عادت مرور شما را دنبال می کنند. حتی اگر روی یک لینک کلیک کنید اما این محصولات انتخابی را خریداری نکنید، هر چیزی که شما در همان بازدید از آمازون خریداری می کنید، یک کمیسیون را به ما می دهد. هیچ هزینه اضافی برای شما وجود ندارد، پس لطفا در تلاش باشید. شما همچنین می توانید از این لینک استفاده کنید برای استفاده از آمازون در هر زمان، بنابراین می توانید به حمایت از تلاش های ما کمک کنید.

enafarZH-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

به دنبال InnerSelf در

فیس بوک، آیکونتوییتر آیکونrss-icon

دریافت آخرین با ایمیل

{emailcloak = خاموش}

بیشترین مطلب خوانده شده