Właściwości strukturalne muszli mięczaków jako inspiracja inżynierii bionicznej

Abstrakt

Inżynieria bioniczna to stosunkowo młoda dziedzina nauki zajmująca się opracowaniem nowych rozwiązań w technice, inspirując się tymi, które obecne są już w przyrodzie ożywionej. Rozwiązania takie są wysoce wydajne i obiecujące ze względu na to, iż organizmy żywe, ewoluując od milionów lat pod presją czynników środowiskowych, wykształciły zoptymalizowane adaptacje mające zredukować tę presję. Przykładem takiej adaptacji są muszle mięczaków (Mollusca), które pojawiły się w zapisie kopalnym już w kambrze (ok. 500 milionów lat temu) i których podstawową funkcją od tego czasu jest ochrona ciała zwierzęcia przed drapieżnikami. Pomimo, że głównym składnikiem mineralnym muszli mięczaków jest stosunkowo kruchy węglan wapnia (pod postacią aragonitu i/lub kalcytu), charakteryzuje się ona niezwykłymi właściwościami mechanicznymi, polegającymi na dużej zdolności do rozpraszania energii działających sił zewnętrznych. Spowodowane jest to głównie jej zhierarchizowaną budową oraz dodatkiem substancji organicznej, które znacząco zwiększają jej wytrzymałość. Obecnie środowisko naukowe dąży do wytworzenia materiałów o podobnych atrybutach naśladując hierarchiczną budowę muszli oraz tworząc mineralno-organiczne materiały kompozytowe, dzięki czemu być może w przyszłości możliwa się stanie produkcja takich materiałów oraz ich powszechny użytek.