Ο κλάδος της επιστήμης που ασχολείται με την άντληση ιδεών από τις φυσικές δομές για το σχεδιασμό μηχανολογικών κατασκευών ονομάζεται
ΒΙΟΜΙΜΗΤΙΚΗ. Τον όρο εισήγαγε το 1969 ο
Otto H. Schmitt, αφού είχε προηγηθεί το 1960 ο όρος
ΒΙΟΝΙΚΗ από τον
Jack Steele για να περιγράψει την αντιγραφή, τη μίμηση και την εκμάθηση από τη βιολογία.
Μερικά ενδεικτικά παραδείγματα που έχουν εμπνεύσει τους επιστήμονες ή ακόμα βρίσκονται στο πεδίο έρευνας των επιστημών:
Τα πούπουλα του πιγκουΐνου
gentoo (Pygoscelispapua) προσφέρουν θερμοκρασιακή σταθερότητα σε διαφορές θερμοκρασίας έως και 60οC. Η κατσαρίδα της ερήμου
(Arenivagainvestigata) μπορεί και συλλέγει νερό από τον ξηρό αέρα. Οι τρίχες στην επιφάνεια του ποδιού της σαύρας
gecko (Hemidactylusgarnotii) και ο τρόπος που διακλαδίζονται οι τένοντες των δακτύλων για να επιτύχουν ισοκατανομή του βάρους της, την βοηθούν να αναρριχείται σε κατακόρυφους τοίχους.
Η
μαργαριταρόριζα που βρίσκεται στο κέλυφος πολλών ειδών, έχει στην βασική σύνθεσή της ένα ανθρακικό ασβέστιο που χρησιμοποιείται στις δημιουργίες σύνθετων υλικών. Ο τρόπος που λειτουργούν τα δομικά στοιχεία του σφουγγαριού, δηλαδή να συλλέγουν το φως από όλες τις κατευθύνσεις σε μεγάλα βάθη και να το μεταφέρουν στο εσωτερικό του οργανισμού τους, ήταν το έναυσμα για την ανακάλυψη των οπτικών ινών.
Ο
ιστός της αράχνης είναι ακόμα αντικείμενο μελέτης των επιστημόνων εδώ και πολλά χρόνια, αφού είναι ένα από τα ανθεκτικότερα υλικά. Δεδομένου του μικρού βάρους μπορεί να είναι έξη φορές ανθεκτικότερος από το ατσάλι, είναι ελαστικός και εκτείνεται μέχρι και 30% του αρχικού μήκους του αλλά το πιο σημαντικό χαρακτηριστό είναι η σκληρότητά του.
Μελετάται η δομή του ξύλου που παρουσιάζει εκπληκτική ιεραρχική οργάνωση με αποτέλεσμα τη μεγάλη αντοχή, τη δυσκαμψία και τη σκληρότητα. Υπάρχουν τροπικά πτηνά και σκαθάρια που το χρώμα τους δεν οφείλεται σε χρωστικές ουσίες αλλά σε μικροδομές που είναι διατεταγμένες με τέτοιο τρόπο ώστε να αντανακλούν συγκεκριμένα μήκη κύματος.
Τα ράμφη των
τουκάν που είναι υπόδειγμα δυνατής και ελαφριάς κατασκευής, τα αγκάθια των σκαντζόχοιρων και των τρωκτικών της οικογένειας
Erethizontidae αποτελούν θαύματα δομικής οικονομίας και ανθεκτικότητας.
Οι
πυγολαμπίδες παράγουν φως παραμένοντας δροσερές, καταναλώνοντας σχεδόν μηδενική ενέργεια όταν ένας λαμπτήρας σπαταλά το 98% της ενέργειάς του σε εμπεμπόμενη θερμότητα. Τα σκαθάρια της οικογένειας
Carabidae στο πίσω μέρος του σώματός τους, διαθέτουν έναν θάλαμο ανάφλεξης υψηλής απόδοσης που εκτοξεύει χημικά ενάντια στους εχθρούς του ενώ κάποια άλλα γεννούν τα αυγά τους πάνω σε ξύλα που μόλις έχουν καεί. Έχουν την ικανότητα να ανιχνεύουν με ακρίβεια την υπέρυθρη ακτινοβολία που παράγεται από τη φωτιά σε ένα δάσος από απόσταση χιλιομέτρων. (Η αμερικάνικη αεροπορία μελετά το θέμα…)
Η μελέτη των όζων στα μπροστινά άκρα των λοβών της ουράς της μεγάλης φάλαινας θα βοηθήσει στη μείωση της αντίστασης των αεροπλάνων. Στο Βερολίνο θέλουν να κατασκευάσουν φτερά αεροπλάνου που να αλλάζουν σχήμα εν πτήση, μιμούμενα τα φτερά αρπακτικών ενώ στη Ζιμπάμπουε οι αρχιτέκτονες μελετούν τον τρόπο με τον οποίο οι τερμίτες ρυθμίζουν τη θερμοκρασία, την υγρασία και τον αέρα στους λοφίσκους τους, ώστε να τον εφαρμόσουν στην κατασκευή βιοκλιματικών κτιρίων.
Οι Ιάπωνες ιατρικοί ερευνητές έφτιαξαν βελόνες που είναι οδοντωτές στην άκρη, για να ελαττώσουν τον πόνο που προκαλεί μια ένεση μιμούμενοι τις προβοσκίδες των κουνουπιών ενώ είναι πολλά τα παραδείγματα εφαρμογής της Βιομιμητικής στη ρομποτική και στην κατασκευή τεχνικών μελών, μυών και βραχιόνων στην ιατρική.
Το πιο αντιπροσωπευτικό είδος της βιομιμητικής είναι το
velkro. Πηγή έμπνευσης το είδος αγκαθιού
(burdock, Arctiumminus), του οποίου οι σπόροι είναι εφοδιασμένοι με «άγκιστρα» προκειμένου να προσκολλώνται στα ζώα ή σε ρούχα για να διασπείρονται εύκολα.
VelcroVelcro, είναι η εμπορική ονομασία της σύνδεσης επιφανειών με την τεχνολογία
hook-and-loop. Αποτελείται από δύο μέρη υφάσματος, το πρώτο είναι καλυμμένο από μικροσκοπικά άγκιστρα και το δεύτερο από μικροσκοπικούς βρόγχους. Όταν οι δύο πλευρές πιεστούν μαζί, τα άγκιστρα γαντζώνουν στους βρόγχους και κρατούν τα δύο μέρη σταθερά μαζί.
Η τεχνολογία hook-and-loop επινοήθηκε το 1941 (αλλού το 1948) από τον Ελβετό μηχανικό
George de Mestral που έζησε στο
Commugny της
Ελβετίας. Η ιδέα του ήρθε όταν μετά την επιστροφή από ένα ταξίδι κυνηγιού με τον σκύλο του στις Άλπεις, προσπαθούσε να βγάλει τις κολλιτσίδες από το παντελόνι του και από το τρίχωμα του σκύλου του. Εξετάζοντας αυτές με το μικροσκόπιο ανακάλυψε τους μικροσκοπικούς γάντζους και σκέφτηκε την δυνατότητα δύο υλικών να συνδέονται με έναν απλό τρόπο, εάν κατάφερνε κάπως να πολλαπλασιάσει τα άγκιστρα και τους βρόγχους. Έτσι κατέληξε στην εφεύρεση του velkro. Είναι μια σύνθεση από δύο γαλλικές λέξεις, τη
velousrs που σημαίνει βελούδο και από την
crochet που σημαίνει γάντζος.
Αρχικά η ιδέα του δεν αντιμετωπίστηκε με σοβαρότητα οπότε μετέβει στη
Lyon όπου εκείνη την εποχή ήταν το κέντρο της ύφανσης και κατάφερε να κερδίσει την υποστήριξη ενός υφαντουργού. Χρησιμοποίησε στην αρχή βαμβακερά υφάσματα αλλά σχίζονταν εύκολα και κατέληξε στο νάιλον, σε μια πρόσφατη για την εποχή επινόηση, που φαινόταν να έχει πολλά πλεονεκτήματα. Δεν έσπαζε, δεν σάπιζε, δεν μούχλιαζε και μπορούσε να παράγει πολλές ίνες διαφορετικού πάχους. Ήταν ιδανικό για τη κατασκευή των μικρών βρόγχων και μάλιστα κάνοντας διάφορες δοκιμές ανακάλυψε ότι είχε καλύτερα αποτελέσματα όταν ήταν ραμμένο κάτω από ζεστό υπέρυθρο φως -οι βρόγχοι διατηρούσαν το σχήμα τους και ήταν ανθεκτικοί. Μετά από πολλές δοκιμές, πήρε ένα ψαλίδι, έκοψε τις κορυφές των βρόγχων και έτσι δημιούργησε τα άγκιστρα. Στις επόμενες βελτιώσεις ενισχύθηκαν τα νήματα από πολυεστέρα.
Ο De Mestral, χρειάστηκε 10 ολόκληρα χρόνια για να δημιουργήσει μια αυτοματοποιημένη μηχανική διαδικασία παραγωγής του velcro. Το 1951 υπέβαλε την ιδέα του για ευρεσιτεχνία όπου και του χορηγήθηκε το 1955. Όταν το 1978 έληξε το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας του, προκλήθηκε πλημμυρίδα από φτηνές απομιμήσεις, προερχόμενες από Ταιβάν, Κίνα και Νότιο Κορέα. Σήμερα το όνομα velcro είναι το εμπορικό σήμα σε περισσότερα από 300 προϊόντα, σε περισσότερες από 159 χώρες.
Παρόλα αυτά το velcro άργησε να κατακτήσει την κλωστοϋφαντουργία. Πρώτα χρησιμοποιήθηκε στην αεροναυπηγική, για τα βοηθήσει τους αστροναύτες με τις ογκώδεις στολές, αργότερα από τους σκιέρ που η στολή τους έμοιαζε με των αστροναυτών για να ακολουθήσει ο χώρος των καταδύσεων. Στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκε για τη στήριξη θηκών στους τοίχους και στα παιδικά ενδύματα. Το velcro πάντως έγινε ευρύτερα γνωστό με την αποδοχή της χρήσης του από τη NASA .
Είναι ένα προϊόν εύκολο στη χρήση και η συγκράτηση που κάνει είναι εκπληκτικά ισχυρή, αρκούν 2 τετραγωνικές ίντσες κομματιού velcro για να συγκρατήσουν μια επιφάνεια 175lb. Είναι ασφαλές χωρίς να χρειάζεται συντήρηση και με ελάχιστη μείωση της αποτελεσματικότητάς του μετά από πολύ χρήση. Όμως, κάνει θόρυβο κατά την απομάκρυνση των δύο πλευρών, συσσωρεύονται τρίχες και σκόνη, οι βρόγχοι μπορεί να σπάσουν ή να επιμηκυνθούν μετά από μήνες τακτικής χρήσης, ενώ κάποια είδη ένδυσης μπορούν να υποστούν βλάβη εάν κάποιος επιχειρήσει βίαια. Ο δε θόρυβος το κάνει ακατάλληλο για ορισμένες εφαρμογές
Η ονομασία Velcro έχει συνδεθεί με το συγκεκριμένο τύπο προϊόντος. Η ίδια η εταιρία έχει απαγορεύσει στους εργαζομένους της να χρησιμοποιεί αυτόν τον όρο.
«Velcro είναι το όνομα των εταιρειών μας και είναι σήμα κατατεθέν για τα προϊόντα μας. Δεν είναι γενικά η ονομασία του προϊόντος που δένει παπούτσια, τσέπες, και εκατοντάδες άλλα πράγματα. Το προϊόν είναι γενικά γνωστό ως "hook-and-loop fastener" ή "touch fasteners"».Το velcro χρησιμοποιήθηκε κατά την διάρκεια της πρώτης χειρουργικής επέμβασης τεχνικής καρδιάς.Η
NASA είναι ένας μεγάλος χρήστης του velcro. Κάθε διαστημικό λεωφορείο έχει δέκα χιλιάδες ίντσες μιας ειδικής έκδοσης velcro με βρόγχους που είναι κατασκευασμένοι από teflon, άγκιστρα από πολυεστέρα και γυάλινη υποστήριξη. Χρησιμοποιείται παντού, στις στολές των αστροναυτών, στον εξοπλισμό της πρόσδεσης, για προσωρινή κατοχή αντικειμένων, εσωτερικά στα κράνη για να ξύνονται οι αστροναύτες, στους δίσκους με τα γεύματα που συγκρατούνται από τους μηρούς τους.
Ένας άλλος μεγάλος χρήστης είναι ο
στρατός των ΗΠΑ. Χρησιμοποιούν τη τεχνολογία hook and loop στις στολές για να συγκρατούν διακριτικά και αποσπώμενα κομμάτια ή συσκευές. Η εταιρία Velcro, δημιούργησε μια ειδική έκδοση του προϊόντος, που μειώνει το θόρυβο κατά τη χρήση πάνω από 95% για να μην προδίδετε έτσι η θέση των στρατιωτών. Η διαδικασία κατασκευής αυτής της έκδοσης παραμένει μυστική.
Ο
David Letterman κατά την διάρκεια της εκπομπής
Late Night στο NBC στις 28 Φεβρουαρίου του 1984, έδειξε πως ένας άνθρωπος με αρκετό velcro πάνω του, μπορεί να πηδήσει και να κολλήσει πάνω σε ένα τοίχο. Αυτό ήταν το γεγονός που έδωσε στο προϊόν εθνική δημοσιότητα. Ο
Jeremy Bayliss και ο
Graeme Smith στη Νέα Ζηλανδία, βλέποντας τους αστροναύτες να κρατιούνται από τους τοίχους στα διαστημικά τους ταξίδια, δημιούργησαν τον εξοπλισμό για τον
"human fly" και τον πουλούσαν στην νέα Ζηλανδία. Έτσι εμφανίστηκαν εταιρίες που ενοικίαζαν τοίχους από velcro και ειδικές στολές για 400-500 δολάρια την ημέρα για διαγωνισμούς με στόχο ποιος θα φτάσει πιο ψηλά από το έδαφος.
Το σπορ μεταφέρθηκε στην Αμερική μετά από μια δημοσίευση στο
Sports Illustrated. O
Adam Powers and o
Stephen Wastell του Perfect Tommy's bar στην Νέα Υόρκη, έγιναν οι διανομείς του εξοπλισμού στην Αμερική. Σήμερα υπάρχουν αρκετά μπαράκια στη Νέα Ζηλανδία που έχουν τέτοιους τοίχους για διασκέδαση.
Είδαμε στην ταινία
"2001: A Space Odyssey", τους επιβάτες του διαστημοπλοίου να φορούν παντόφλες με σόλες από velcro, στο Star Trek για να συγκρατούν τον εξοπλισμό στους ιμάντες και στα παντελόνια, ακόμα το 1996 ο
Τζον Φρανκενχάιμερ στην ταινία
"Το νησί του Δρ Moreau", ο βοηθός του γιατρού χαριτολογώντας ισχυρίζεται ότι ο γιατρός κέρδισε το βραβείο Νόμπελ για την εφεύρεση του velcro. Έχει τόσο ενσωματωθεί στη λαϊκή κουλτούρα που έγινε και ρήμα, "velcroed" που σημαίνει ότι κάποιος έχει δεθεί με velcro.
Ο De Mestral κάποτε έδωσε μια συμβουλή στα στελέχη της Velcro:
«Εάν οποιοσδήποτε από τους υπαλλήλους σας ζητήσει δύο εβδομάδες διακοπές για να πάει κυνήγι, λέμε "ναι"».
Συνοδεία Μουσικής: Επιλoγή από το POSTCAST η αντίστοιχη ανάρτηση, με τον James Brown σε μια εκτέλεση του "It's A Man's Man's Man's World" που μου αρέσει πάρα πολύ. Τώρα γιατί διάλεξα αυτό το τραγούδι ....ούτε και εγώ ξέρω!