Инженеры предложили концепцию «геомимикрии» для создания адаптивных материалов

Tamtejsi inżynierowie przedstawili nową koncepcję, którą sami nazywają geomimikrą. Jej założeniem jest czerpanie inspiracji z gleb, osadów i innych materiałów kształtowanych przez procesy zachodzące na Ziemi. Naukowcy chcą sprawdzić, czy zasady, według których takie materiały przez tysiące lub miliony lat dostosowywały się do warunków środowiska, można wykorzystać do projektowania nowych, bardziej trwałych i przyjaznych środowisku materiałów.  Czytaj też: Wydrukowali materiał, który zachowuje się jak fragment żywego ciała To intrygujące podejście, wszak ziemia może wydawać się na pierwszy rzut oka materiałem prostym i chaotycznym. W rzeczywistości gleby oraz osady mają bardzo złożoną strukturę. Ich właściwości powstają w wyniku nieustannych oddziaływań pomiędzy cząstkami, wodą, powietrzem, temperaturą, naciskiem oraz procesami chemicznymi i biologicznymi. To właśnie sposób, w jaki te elementy współdziałają, jest dla naukowców szczególnie interesujący. Zamiast próbować skopiować konkretny materiał występujący w naturze, chcą zrozumieć reguły prowadzące do powstania jego właściwości. Następnie te same zasady można byłoby wykorzystać przy tworzeniu materiałów inżynieryjnych. Badania zespołu z University of Pennsylvania są efektem trwającej od około dekady współpracy naukowców zajmujących się mechaniką, geologią i materiałami. Paulo Arratia oraz Douglas Jerolmack wraz ze współpracownikami analizowali między innymi zachowanie gleby, osuwisk i specjalnego rodzaju błota używanego przez baseballistów do poprawiania przyczepności piłki. Najnowsza ekspertyza łączy te doświadczenia w szerszą koncepcję projektowania materiałów inspirowanych procesami zachodzącymi na Ziemi.  Jednym z najważniejszych założeń geomimikry jest zwrócenie uwagi na to, iż materiały naturalne nie powstają w warunkach laboratoryjnych. Przez bardzo długi czas poddawane są działaniu zmieniającego się środowiska. Gleba może doświadczać cykli wysychania i nawodnienia, zmian temperatury, nacisku mechanicznego czy procesów chemicznych. Z czasem takie oddziaływania prowadzą do powstania określonej struktury i właściwości. Czytaj też: Eksplozja w Hiroszimie stworzyła materiał, jakiego wcześniej nie znała nauka Naukowcy chcą wykorzystać tę wiedzę do tworzenia materiałów, które nie tylko będą mniej obciążające dla środowiska, ale przy okazji będą potrafiły lepiej reagować na zmieniające się warunki. Autorzy publikacji podkreślają, że naturalne materiały ziemskie mogą dostarczyć wskazówek dotyczących projektowania czegoś, co określają mianem materii adaptacyjnej, której właściwości wynikają ze współdziałania wielu elementów w różnych skalach.  Korzyści powinny dotyczyć chociażby budownictwa. Gleby i osady są bowiem naturalnymi materiałami o złożonych właściwościach mechanicznych, a jednocześnie stanowią podstawę dla wielu materiałów wykorzystywanych przez człowieka, w tym betonu. Zrozumienie mechanizmów, które odpowiadają za zachowanie naturalnych materiałów, może w przyszłości pomóc ograniczyć zużycie surowców i energii podczas produkcji materiałów konstrukcyjnych. Geomimikra różni się więc od klasycznej biomimikry przede wszystkim tym, że nie skupia się na gotowych rozwiązaniach wypracowanych przez organizmy. Interesuje ją znacznie szerszy zestaw procesów zachodzących w nieożywionej części środowiska.  Źródło: Physical Review E