Biomimetics, are we able to archieve the mastery of the nature?

• Autorzy: Konopka K.

Warianty tytułu

PL

Biomimetyka, czy potrafimy doścignąć naturę?

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The purpose of this paper is to disseminate the knowledge of the biomimetic domain currently investigated łn materials science. An approach of designing and fabricating advanced materials necessarily includes biology because a remarkable properties of naturę materials and their capacity to molecular synthesis at very high level of organization. Biomimetics is at the frontier between biological and materials science, chemistry and physics. Materials exist in naturę combine many inspiring properties such as miniaturization, hierarchical organizations and sophistication. Naturę is a school for, materials science and others associated disciplines such as chemistry, biology and physics. Some examples of biomimetic approach in materials science were presented. Biomimetics is now one of the most rapidly growing area in materials science. The natural templates of constructions, materials and processes are still waiting for use. The presented paper discovered the ideas of biomimetics.

PL

Od samego początku człowiek wspiera się i czerpie z obserwacji natury. Nauka zajmująca się materiałami, strukturami, procesami powstałymi z inspiracji natury nosi nazwę biomimetyka. Biomimetyka stanowi drogę od biologii do inżynierii. Biomimetyka obejmuje również inne dziedzimy życia. Do bardzo ciekawego zakresu biomimetyki należy jej wykorzystanie w naukach społecznych, zarządzaniu zasobami ludzkimi i marketingu. Celem artykułu jest pokazanie osiągnięć biomimetyki w inżynierii materiałowej na podstawie wybranych przykładów. Omówione przykłady wzorców zaczerpniętych z natury pokazują konieczność łącznego analizowania konstrukcji, materiału i procesów. Potwierdzają konieczność prowadzenia nowoczesnych badań o charakterze interdyscyplinarnym. Wymagają one połączenia wiedzy z zakresu, fizyki, chemii, a w szczególności chemii molekularnej, biologii i inżynierii materiałowej. Biomimetyka jest szybko rozwijającą się dziedziną nauki kreującą nowe rozwiązania materiałowe i technologiczne. Jest ona przez to określana mianem „szkoły myślenia".

Słowa kluczowe

EN

nature; templates from nature; biomimetics

PL

biomimetyka; natura; wzorce z natury

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 53, iss. 3
• Strony: 767--781
• Opis fizyczny: Bibliogr. 47 poz., rys.

Twórcy

autor

Konopka K.

• Warsaw University of Technology, Wołoska 141, 02-507 Warsaw

Bibliografia

• [1] M. J. Madou, Fundamentals of Microfabrication; CRS Press 2002.
• [2] J. F. V. Vincent, Biomimetic modelling, Phil. Trans. R. Soc. London B 358, 1597 (2003).
• [3] D. W. Thompson, On the Growth and Form; Cambridge Univ. Press., Cambridge UK, 1942.
• [4] B. S. Tompson, Enviromentally sensitive design: Leonardo was right!; Naturals and Design 20, 23-30 (1990).
• [5] J. Benyus, Biomimicry: Inovation Inspired by Nature; New York Times Book Review; 1997.
• [6] J. F. V. Vincent, D. L. Mann, Systematic Technology Transfer from Biology to Engineering; Phil.Trans. R. Soc. London A 360, 159-173 (2002).
• [7] E. Bonabean, M. Dorgio, G. Theraulaz, Inspiration for optimization social insect behaviour, Nature 406; 39 (2000).
• [8] J.-M. Aurifeille, Biomimetic Approaches in Management Science; Kluwer Academic Publishersl998.
• [9] P. Gates, Wynalazki Przyrody, Larousse 1995.
• [10] D. S. A. De Focatis, S. D. Guest, Deployable membrances designer from holding tree leaves, Phil. Trans. R. Soc. London A 360, 227-238 (2002).
• [11] H. Aldersey-Williams, Towards biomimetic architecture; Nature Materials 3, 277-279 (2004).
• [12] A. Vezzosi, Leonardo da Vinci, Genialny Wizjoner, Świat Książki 2002.
• [13] Manuscript of "Leonardo da Vinci" designated as RL19115V,k/p 114rV, 1500, The Library of Windsor; Windsor; England
• [14] Y. Coineau, B. Kesling Les inventions de la nature et la biunique, Paris, Museum 273-290 Nationale d’Historie Naturelle 1987.
• [15] R. Wotton, From insects to micro-vehicles; Nature 103, 144 (2000).
• [16] R. Zbikowski, On aerodynamic modeling of fan insect-like flapping wing in hover for micro-air vehicles; Phil. Trans. R. Soc. London A 360, 273-290 (2002).
• [17] R. J. Wootton, R. C. Herbest,G. Young, K. E. Evans, Approaches to the structural modeling of insect wings, Phil. Trans. R. Soc. London B 358, 1577-1587 (2003).
• [18] L. D. Paulson, Biomimetic Robots; Computer, 48-53 (2004).
• [19] M. Scherge, S. Gorb, Using biological principles to design MEMs; J. Micromech. Microening 10, 359-364 (2000).
• [20] A. Menciassi, P. Dario, Bio-inspired solutions for locomotion in the gastrointestinal tract: background and prospectives; Phil. Trans. R. Soc. London A 361, 2287-2298 (2003).
• [21] K. Autumn, Y. A. Liang, S. T. Hsieh, W. Zesch, Wai Pang Chan, T. W. Kcnny, R. Fearing, R. J. Fuli, Adhesive force of a single gecko foot-hair; Nature 681-684 (2000).
• [22] M. Sitti, R. S. Fearing, Syntetic gecko foot-hair micro/nano structures as dry adhesives; J. Adhesion Sci. Technol. 17, 8, 1055-1073 (2002).
• [23] R. Blossey, Self -cleaning surfaces-virtual realities; Nature Materials 2, 301-306 (2003).
• [24] U. Mock, R. Forster, W. Menz, J. Ruhe, Journal of Physics: Condensed Matter. 17, S639-S 648 (2005).
• [25] C. Sanchez, H. Arribart, M. M. G. Guill, Biomimetism and bioinspiration as tools for the design of innovative materials and systems; Naturę Materials 4, 277-288 (2005).
• [26] A. Nakajima, K. Hashimoto,T. Watanabe, K. Takai, G. Yamauchi, A. Fujishima, Prepa-ration of transparent super-hydrophobic boemite and sili-ca films by sublimation of aluminum acetylaetonate, Ad. .Mater, 11, 1365(1995).
• [27] L. A. Dobrzański, Podstawy nauki o materiałach i metaloznawstwo, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, 2002.
• [28] A. Boczkowska, J. Kapuściński, K. Pudłowski, S. Wojciechowski, Kompozyty PWN, Warszawa 2000.
• [29] Y. Seki, M. S. Schneider, M. A. Meyers, Structure and mechanical behaviour of tucan beak; Acta Materialia 53, 5281-5296 (2005).
• [30] B. Chena, X. Peng, J. G. Wang, X. Wua, Lam-inated microstructure of Bivalva shell and research of biomimetic ceramic/polymer composite; Ceramics International; 30; 2011-2014 (2004).
• [31] A. Lin, M. A. Meyers, Growth and structure of abalone shell; Materials Science and Engineering A 390 27-41 (2005).
• [32] Pampuch, Wszechstronne materiały konstrukcyjne i funkcjonalne z węglika krzemu, Ceramika 91, 85 (2005).
• [33] M. soMizutania et al., Porous ceramics prepared by mim-icking slicified wood, Science and Technology of Ad-vanced Materials 6, 76-83 (2005).
• [34] O. P. Chakrabarti, H. S. Maiti, R. Majumdor, Biomimetic synthesis of cellular SiC based ceramics from plant precursor, Buli. Mater. Sci. 27, 5, 467-470 (2004).
• [35] C. R. Yang, Y J. Wang, X. F. Chen, N. R. Zhao, Biomimetic fabrication of scaffolds for bone tissue engineering; Materials Letters 59, 3635-3640 (2005).
• [36] T. Kokubo, H. Kim, F. Miyaji, H. Takadama, T. Miyazaki, Ceramic-metal and ceramic-polymer composites prepared by a biomimetic process, Composites: Part A; 30, 405-409 (1999).
• [37] S. Zhang, Building from the bottom up; Materials Today 20-27 (2003).
• [38] Encyklopedia Fizyki, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1983.
• [39] J. M. Lehn, Supermolecular Chemistry; Scope and Perspectives (Nobel Lecture), Angewandte Chemie, International Edition in English 27, 89-112 (1988).
• [40] J. M. Lehn, Supermolecular Chemistry. Naturę 260, 1762-1763 (1993).
• [41] L. Samuelson, Self-formingNanoscaleDivces; Materials Today, 22 (2003).
• [42] S. Hecht, Construction with Macromolecules, Materials Today, 48 (2005).
• [43] C. M Niemeyer, Self-assembled nanostructures based on DNA: towards the development of nanobiotechnology, Current Opinion in Chemical Biology; 4, 609-618 (2000).
• [44] M. Sarikaya, C. Tamerler, A. K. Jen, K. Schulten, F. Baneyx, Molecular biomimetics: nanotechnology through biology, Nature Materials 21, 577-585 (2003).
• [45] R. Naik, S. J. Stringer, G. Agarwal, S. E. Jones, M. O. Stone, Biomimetic synthesis and pattering of silver nanoparticles, Naturę Materials 1, 169-172(2002).
• [46] J. Z. Hilt, Nanotechnology and biomimetic methods in therapeutics: molecular scalę controle with some help from naturę; Advanced Drug Delivery Reviews 56, 1533 (2004).
• [47] C. Mavroidis, A. Dubei, From pulses to motor; Nature Materials 2, 573-574 (2003).