Био-вдохновленный дизайн нанокомпозитов

1.

БИ0-ВДОХНОВЛЕННЫЙ
ДИЗАЙН
НАНОКОМПОЗИТОВ
Выполнила:
Тимченко Валерия
Студентка группы ФМ-20

2.

Введение в био-вдохновленный дизайн
нано композитов
■
Био-вдохновленный дизайн нано композитов – это новая
область науки, которая использует принципы природы для
создания материалов с уникальными свойствами и
функциями. Идея заключается в том, что природа уже нашла
оптимальные решения для многих проблем, и мы можем
использовать ее как источник вдохновения для разработки
новых материалов.
Например, листья растений могут быть использованы как
образец для создания поверхностей с самоочищающимися
свойствами. Как известно, листья не позволяют грязи или
пыли оставаться на поверхности благодаря своей
микроскопической структуре. Эту же идею можно
использовать при создании самоочищающихся
нанокомпозитных материалов.

3.

Другой пример – кости животных
и человека. Их структура состоит
из микроскопических пористых
каналов, которые делают кости
очень легкими, но одновременно
и прочными. Такую же структуру
можно использовать при создании
композитных материалов для
автомобилей или
аэрокосмической
промышленности.
Био-вдохновленный дизайн нано
композитов позволяет создавать
материалы с уникальными
свойствами, которые не могут
быть достигнуты при
использовании традиционных
методов

4.

Принципы
биомимикрии в
создании нано
композитов
Принципы биомимикрии, или био вдохновленного дизайна, являются основой для создания
нано композитов. Биомимикрия подразумевает использование природных принципов и
структур в технологиях и материалах. В случае нано композитов, многие из них
разрабатываются на основе структур и функций биологических образцов.
Например, структура кости может послужить прототипом для создания композитных
материалов с высокой прочностью и легкостью. Структура глазной ретины может быть
использована для разработки электронных дисплеев с высокой разрешающей способностью.
Ключевыми факторами биомимикрии являются адаптивность, эффективность и устойчивость
к изменениям окружающей среды.

5.

Примеры применения био-вдохновленных
дизайнов в нано композитах
Био-вдохновленные дизайны в нано композитах
находят все большее применение благодаря своей
эффективности и высокой производительности. Они
могут использоваться в различных областях, таких как
медицина, энергетика, строительство и другие.
Один из примеров - это создание нанокомпозитов для
лечения раковых заболеваний. Благодаря биовдохновленному дизайну материала, он может точечно
доставлять лекарственное средство к опухоли без
повреждения здоровых клеток.

6.

Еще один пример - использование биомимикрии при создании нанокомпозитных
материалов для солнечных батарей. Изучение фотосинтеза и структуры листьев помогло
разработать материалы с высокой эффективностью конверсии солнечной энергии.
Также био-вдохновленные дизайны используются при создании нанокомпозитных
материалов для защиты от коррозии в строительстве. Структура кости позволяет ей быть
прочной и жесткой одновременно, что помогло создать материалы с высокой
механической прочностью и устойчивостью к коррозии.
Вывод: Био-вдохновленные дизайны в нано композитах имеют огромный потенциал для
различных областей применения

7.

Технологии производства био-вдохновленных нано
композитов
■ Одной из технологий производства является
использование белковых нанофибрилл. Белки - это
естественные полимеры, которые обладают высокой
прочностью и гибкостью. Используя метод
электропрядения или другие техники, можно получить
нанофибриллы из различных источников белков, таких
как шёлк, коллаген или кератин.
Другим подходом является создание нано композитов
на основе растительных материалов. Растения
содержат множество природных полимеров, таких как
целлюлоза и лигнин, которые могут быть использованы
для создания нанокомпозитов.
Также используются методы модификации
поверхности частиц наноматериалами для придания
им новых свойств. Например, добавление наночастиц
серебра может усилить антибактериальные свойства
материала

8.

Перспективы развития биовдохновленного дизайна в нано
композитах
Био-вдохновленный дизайн нано композитов – это
новый подход к разработке материалов, основанный
на природных принципах. Он позволяет создавать
более эффективные и экологически чистые материалы,
которые могут применяться в различных областях, от
медицины до электроники.
Одной из перспектив развития этого направления
является использование бактерий и грибов для
создания новых материалов. Например, уже
существуют нанокомпозиты, основанные на грибном
гифелине, которые обладают уникальными свойствами
и широким спектром применения.

9.

■ Другой интересной технологией является
микробная электросинтеза, при помощи которой
можно производить биополимеры и наночастицы.
Это открывает новые возможности для создания
инновационных материалов с уникальными
свойствами.
Важным аспектом развития био-вдохновленного
дизайна в нано композитах является также
использование вычислительного моделирования
для предсказания свойств новых материалов и
оптимизации их структуры.
Таким образом, био-вдохновленный дизайн нано
композитов имеет большой потенциал для
создания новых материалов с уникальными
свойствами и многообразным применением.

10.

Спасибо за внимание !