ביומימיקרי

משמעות המונח ביומימיקרי היא חיקוי החיים (Biomimicry: Bio=life; mimesis=imitate). ביומימיקרי היא דיסיפלינה רב-תחומית המקדמת חיקוי ולמידה מהטבע לפתרון בעיות בדרכים מקיימות.

חדש(נ)ות מהטבע אוקטובר 2017


קוראים יקרים שלום,
בגיליון זה נספר לכם על טביעות.... 
לפעמים אנחנו נתקלים באתגרים שאת ההשראה לפתרון אנו מקבלים ממספר בעלי חיים. לפעמים אנחנו נתקלים בסיפורים על בעלי חיים שבהשראתם פותחו מספר טכנולוגיות שונות. בגיליון זה נספר על שתי חיפושיות שונות לחלוטין, שבהשראתם פותחו שתי טכנולוגיות שונות המסייעות האחת להמנע מסימני טביעות אצבעות על משטחים, והשנייה להדפיס מסך מגע בתלת ממד. בנוסף, נספר על פיתוח ביומימטי להתמודדות עם טביעת הרגל האקולוגית הנוצרת כתוצאה מזרימה של שמנים למקורות מים אם כתוצאה מתאונות או כתוצאה מתעבורה ימית.
על מנת שנצליח להטביע חותם, בפברואר 2018 יפתח קורס ביומימיקרי נוסף, לפרטים והרשמה:
ועוד בנושא הטבעת חותם: מצורף קול קורא לחוקרים ומהנדסים המעוניינים לתמוך בתוכניות חינוך בתחום הביומימיקרי ברחבי הארץ. השנה התוכניות מועברות בכל הארץ בשיתוף תעשיידע. קישור לקול הקורא.

בברכת קריאה מהנה
צוות ארגון הביומימיקרי הישראלי

חיפושית הזהב

מאת: יעל הלפמן כהן
חיפושית הזהב המשנה את צבעה בתגובה למגע מהווה מקור השראה ליישומים בתחום החישה.

חיפושית הזהב, לא רק יפה ונראית כתכשיט, אלא גם מסוגלת לשנות את צבעה המתכתי והבוהק כאשר נוגעים בה. בכל פעם שנוגעים בה, צבעה הופך מזהב לאדום-כתום בהיר. החלפת הצבע מתרחשת גם באופן עצמאי ללא מגע במקרים מסוימים, כנראה בעקבות חשיפה לגורמי לחץ חיצוניים. יתכן ותכונה זו משמשת למטרות הגנה או תקשורת. בסרטון המצורף תוכלו לראות כיצד החיפושית משנה את צבעה מזהב לאדום.
המנגנון המלא להסבר שינוי הצבע עדיין לא ברור, אך נראה כי הוא קשור למבנה השריון (השלד החיצוני) של החיפושית. שריון החיפושית השקוף בנוי ממספר שכבות בעובי משתנה וביניהן חריצים וחרירים בפיזור רנדומלי היוצרים חללים. כאשר החללים בשכבות העליונות מתמלאים או מתרוקנים בנוזלים, השכבות התחתונות האדומות נחשפות או מוסתרות בהתאמה.
להחלפת צבע בתגובה לשינויים בסביבה או מגע יכולים להיות יישומים רבים בעולם הטקסטיל והחישה. 
קבוצת חוקרים מ MIT, מהמעבדה למדעי המחשב ואינטליגנציה מלאכותית, הציעו יישום למסכי מגע בהשראת חיפושית הזהב. מכשירים חכמים רבים כדוגמת טלפונים חכמים או טאבלטים, מופעלים על ידי מסכי מגע ואולי בעתיד גם מערכות גדולות יותר כמו רכבים או רובוטים יופעלו באמצעות חומרים רגישים למגע. דרושה טכנולוגיה גמישה ונגישה מבחינת עלות לייצור חומרים המגיבים למגע. החוקרים ב- MIT מציעים לפתור את הבעיה בעזרת טכנולוגיית הדפסת תלת ממד בהשראת חיפושית הזהב.
החוקרים בחרו לייצר מעברים סנסורו-מוטורים בעזרת הדפסת תלת ממדית המשלבת רכיבים אלקטרונים. הם הדפיסו התקן בצורת T  כאשר בסיסו הוא פלסטיק קשיח והחלק הנוסף מפלסטיק גמיש עם פס כסף לאורכו, המשנה את התנגדותו החשמלית כפונקציה של מתיחה, שיכולה להיווצר בעת מגע. המנגנון המיושם שונה כמובן מהמנגנון הביולוגי ולכן הפיתוח הוא יותר תכנון בהשראת הטבע מאשר חיקוי מנגנון ביולוגי.

למידע נוסף אודות החיפושית:
למידע נוסף אודות מחקר MIT
 

ללא עקבות

מאת: יעל הלפמן כהן

חברת NBD  ננוטכנולוגיות פיתחה פתרונות לניהול תכונת ההרטבה של משטחים בהשראת החיפושית הנאמיבית.
חברת NBD  ((Namib Beetle Design, הוקמה בהשראת החיפושית הנאמיבית המסוגלת לקצור ערפל מהאוויר הודות למבנה של חריצים הידרופילים לצד חריצים הידרופוביים.  החיפושית החיה בסביבה מדברית ושחונה מסוגלת להפיק מים מערפילי בוקר במשקל של כ 12% ממשקל גופה.
על החיפושית הנאמיבית ויכולתה המרשימה להפיק מים באזורים שחונים על מנת לשרוד, לצד יישומים בתחום של הפקת מים כבר כתבנו בעבר. אך חברת NBD זיהתה את המבנה הייחודי של הבליטות על כנפי החיפושית דווקא כמשטח בעל יכולות הרטבה  "Surface wettability". (הרטבה היא היכולת של נוזל לשמור על מגע עם משטח מוצק).  החברה מציעה כיום פתרונות שונים לניהול ההרטבה של משטחים מסוגים שונים ומחומרים שונים. כך למשל מוצעים פתרונות בתחום הפלסטיק, הצבע, חומרי הסיכה ועוד.
אחד היישומים המעניינים שחברת NBD  מציעה היא זכוכית ללא טביעות אצבע.  כולנו מכירים את טביעות האצבעות הנשארות כעקבות על משטחים מבריקים כגון חלונות, מסכי מחשב וכמובן מסך הטלפון. החברה פיתחה טכנולוגיה העונה לשם המסחרי “The InvisiPrint” הגורמת לטביעות האצבעות שלנו על משטחים כגון מתכת או זכוכית לא להיראות!
בנוסף לחלונות נקיים, הטכנולוגיה שפותחה חיונית למשל עבור מכשירים בעלי סנסורים אופטיים לזיהוי טביעת אצבע (מחשבים וטלפונים חכמים). הערך המתקבל הוא גם אסתטי אך גם תפקודי – מניעת שיבושים בזיהוי וקריאת טביעת האצבע.
חברת NBD  ננוטכנולוגיות היא חברת הזנק ביומימטית שהוקמה בבוסטון ב- 2012. עד כה גייסה בחמישה סבבי גיוס סכום של 12.6 מיליון דולר.
החברה מזמינה שותפים בעלי אתגרים בתחום ההרטבה לפיתוח של אפליקציות נוספות.
קישור לאתר החברה: http://nbdnano.com/

הצצה לגשר בין הביולוגיה להנדסה באמצעות ספיחת שמן

מאת: דפנה חיים-לנגפורד

כמות הידע הביולוגי גדלה בצורה משמעותית משנה לשנה,  או כמו שאנו אוהבים לומר, מרתפי המחקרים של הביולוגים עולים על גדותיהם במידע מחקרי, מידע שעם נקודת מבט יישומית/עסקית יכול להפוך לפרויקטים ביומימטיים ואפילו למוצרים.

הצצה לתפר בין המחקר הביולוגי ליישומו כאפליקציה ביומימטית ניתן לראות במחקר הגרמני שפורסם בכתב העת Bioinspiration & Biomimetics. 
המחקר עוסק ביכולות של צמחים שונים לספוג שמנים מתוך נקודת מוצא שכל עוד האנושות צורכת נפט למגוון שימושים (קצב הצריכה המשוער ל 2016 הגיע ל 94 מליון חביות נפט ביום!), אנו חשופים לאיומים של כתמי נפט כתוצאה מתאונות בתהליכי חיפוש נפט, שינועו, אחסונו וכמובן ניצולו. תאונות אלו מצריכות אותנו להתמודד במהירות וביעילות עם זיהומים של כתמי נפט ושמנים שונים בים ובמקורות מים אחרים.
מצד אחד, החוקרים מבססים את מחקרם על מחקרים קודמים של תכונות ספיחת שמן של עלי צמחים שונים. מצד שני הם בוחנים את יעילותם של חומרי ספיחה מלאכותיים. חומרי ספיחת שמן מלאכותיים אומנם בעלי קיבולת ספיחת שמן גבוהה, אך הם מייצרים זיהום סביבתי משני מעצם היותם זרים לסביבה הטבעית. מטרת החוקרים במחקר הדו-כיווני לייצר גשר בין החומרים הביולוגים הסופחים שמן לחומרים המלאכותיים סופחי-השמן על מנת לשפר את החומרים המלאכותיים באמצעות הטמעה של מודלים ומבנים טבעיים בחומרים אלו.
אחד הצמחים שנחקרו הוא הסלבינה  (Salvina Molesta). כפי שידוע ממחקרים קודמים, עלי הסלבינה (Salvina Molesta) הם סופר-הידרופוביים ("שונאי מים"), אך בנוסף, הם גם "אוהבי שמן" ועל כן יכולים באופן סלקטיבי לספוח שמן ולא מים. תכונה זו אופטימלית לחומר סופח שמן ידידותי לסביבה. החוקרים השוו את יכולת ספיחת השמן של מספר צמחי מים כמו Pistia Stratiotes ו Nelumbo Nocifera לזו של חומרי הספיחה המלאכותיים. מסתבר שאכן יכולת הספיחה של הצמחים לא נופלת מזו של החומרים המלאכותיים אך כמובן עולה עליהם במדד הסביבתיות. מעודדים מהתוצאות, המשיכו החוקרים לבחון יכולות ספיחה של שמנים ברמות צמיגות וצפיפות שונות ואת הקשר בין המורפולוגיה של יונקות הצמח (Trichomes) על יעילות הספיחה.
בשלב זה, נבנה למעשה הגשר המדעי בין הידע ההנדסי הקיים עבור חומרי ספיחת השמן המלאכותיים לבין הבסיס המורפולוגי לספיחת השמן של צמחי מים שונים. העובדה שהמחקר התבסס על ידע מחקרי רב שנים אודות מורפולוגיה של צמחים בעלי תכונות סופר-הידרופוביות, סייע לקצר את ,תהליך המחקר הביומימטי ולקדם אותו לשלב היישום של האלמנטים הביולוגים בתהליך ההנדסי. עתה החוקרים עוברים לשלב הבא של שילוב התובנות הביולוגיות במודלים המלאכותיים כדי לצמצם את ההשפעה הסביבתית של חומרי ספיחת השמן מבלי לפגוע במהירות ויעילות הספיחה בזמן תאונה.

חדש(נ)ות מהטבע ספטמבר 2017

קוראים יקרים שלום,

החודש נסקור חדשנות ביומימטית באוויר עם מגוון מזל"טים בהשראת הטבע, נדווח על דבק רפואי ביומימטי חדש שאושר לשימוש, נרחיב על תהליך של חדשנות ביומימטית שהביא לשיפור מרשים של תהליך יצור, ונסיים בשיטה ביומימטית חדשה לייצור דפוסים אופטיים בהשראת העור הקורן של דגים.

בתי ספר המעוניינים ללמד את תחום הביומימיקרי בשנת הלימודים הבאה מוזמנים לפנות למייל: info@biomimicry.org.il

בברכת שנה טובה וחתימה טובה,

שנת השראה ומעשה,

צוות ארגון הביומימיקרי הישראלי