materiales biomimeticos

FUENTE: GECKOhttp://images.google.com.co/imgres?imgurl=http://i.pbase.com/o4/91/43791/1/32986603.BKMrVSpT.crw_2792_smiling_gecko3.jpg&imgrefurl=http://www.pbase.com/rubinphoto/image/32986603&usg=__crDIzCvXJAxIEnHxKIBVk1pACy8=&h=600&w=480&sz=54&hl=es&start=17&sig2=pdDtGQOC1S9B5xXLjtEsMQ&um=1&tbnid=5z0ZjoK2A_B-9M:&tbnh=135&tbnw=108&prev=/images%3Fq%3Dgecko%26hl%3Des%26rlz%3D1T4GGLL_esCO322CO322%26sa%3DN%26um%3D1&ei=D9P1SZOREcLgtgfmsIyjDw

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS

FACULTAD TECNOLOGICA TECNOLOGIA INDUSTRIAL

MATERIALES INDUSTRIALESProfesor: FAOLAIN CHAPARRO

Ingeniero Mecánico

• INTRODUCCION• OBJETIVOS• DEFINICIONES

– BIOMIMETICA

• CARACTERISTICAS• CLASIFICACION DE MATERIALES BIOMIMETICOS• APLICACIONES

– INVENTOS BIOMIMETICOS– MATERIALES BIOMIMETICOS

FUENTE:http://images.google.com.co/imgres?imgurl=http://www.ison21.es/wp-content/uploads/2009/01/biomimetica.jpg&imgrefurl=http://www.ison21.es/category/energias/eficiencia-energetica/page/3/&usg=__0KvEXLJQ-xWjzhR1nk4NFRNnnWo=&h=350&w=468&sz=171&hl=es&start=7&sig2=kK3C_1p4pcqCfbqi6aYHyw&um=1&tbnid=QLZM6CHFY6tPMM:&tbnh=96&tbnw=128&prev=/images%3Fq%3Dbiomimetica%26hl%3Des%26lr%3D%26rlz%3D1W1GGLL_es%26sa%3DN%26um%3D1&ei=49L1SdbjENaFtgeso4D-CQ

• INVESTIGACIONES RECIENTES• DESARROLLO EN COLOMBIA• EFECTOS NOCIVOS

– BIOMIMETICA Y MEDIO AMBIENTE

• PROSPECTIVA• CONCLUSIONES• INFOGRAFIA

NIDO DE PAJARO - BEIJING

FUENTE:http://3.bp.blogspot.com/_9e49DmGOS6s/SHqPqApaN5I/AAAAAAAAAf4/r6STTmeLeZg/s400/Hexagon.jpg

La Naturaleza ya existía millones de años antes que nosotros, y se ha mantenido prácticamente inalterable gracias a unas formas y sistemas perfectos. Ahora empezamos a fijarnos en esas formas y sistemas para encontrar soluciones.El campo de la biomimética ya ha aportado cientos de soluciones. A continuación veremos algunas de ellas.

FUENTE: AGUILA – ALA DE AVIONhttp://bp2.blogger.com/_9e49DmGOS6s/Rhvqp3viVuI/AAAAAAAAAHc/gDIOkFqj1Qw/s1600-h/Kuslarin.jpg

• Conocer que es BIOMIMETICA.• Descubrir las fuentes de inspiración de la

Biomimética.• Reconocer las aplicaciones de los materiales

biomiméticos.• Incentivar la vinculación a centros de

investigación de biomateriales en Colombia.

FUENTE: TRAJE ESPACIAL CON TELA ADHESIVA FUE INSPIRADA POR LAS SEMILLAS ESPINOSAS http://ngenespanol.com/wp-content/uploads/2008/04/7-space-suit-astronaut-714.jpg

Biomimesis (de Bio, vida y mimesis, imitar) es una ciencia relativamente nueva que estudia la naturaleza, sus modelos de sistemas, procesos y elementos que imitan o se inspiran en ella para solucionar problemas humanos.La biomimesis es el término que más frecuentemente se usa en literatura científica e ingeniería cuando se quiere indicar el proceso de entender y aplicar [en diseño humano] a principios biológicos que subyacen de entidades biológicas en todos los niveles de organización (incluidos biomateriales, biomecánica, y miembros de cualquier sociedad, por ejemplo, escuelas de personas, rebaños de animales o nubes).

FUENTE: TORRE EN ARIZONA INSPIRADA EN PLANTAShttp://images.google.com.co/imgres?imgurl=http://aminima.net/wp/wp-content/uploads/2008/03/dollens1.jpg&imgrefurl=http://aminima.net/wp/%3Flanguage%3Des%26p%3D837&usg=__M39_fe3Jd7amFFFT1DV1viTQpHw=&h=265&w=397&sz=44&hl=es&start=35&sig2=fXEVyq6Z2JnIW2rc7Om2hQ&um=1&tbnid=j_c2Y8PfE-BoqM:&tbnh=83&tbnw=124&prev=/images%3Fq%3Dbiomimetica%26ndsp%3D21%26hl%3Des%26lr%3D%26rlz%3D1W1GGLL_es%26sa%3DN%26start%3D21%26um%3D1&ei=N-H1SfLpG5CHtgeJybSrDw

• Replicación de métodos naturales de manufactura, como en la producción de compuestos químicos por plantas y animales.

• Imitación de los mecanismos encontrados en la naturaleza, como el velcro y la cinta gecko.

• Imitación de los principios de organización social de organismos como hormigas, abejas y microorganismos.

Los ojos de los insectos han servido como inspiración al diseñar ojos artificiales.

• BIOMATERIALES: cualquier substancia (diferentes a las drogas tradicionales) o una combinación de substancias, sintéticas o naturales en origen, que pueden ser usadas por cualquier periodo de tiempo, como un todo o como una parte de un sistema que trata, aumenta, o reemplaza cualquier tejido, organo o función de un cuerpo.

• MATERIALES BIOMIMETICOS BASADOS EN LOS PRINCIPIOS DE LA NATURALEZA

FUENTE: El fastskin (traje utilizado por nadadores profesionales) fue confeccionado con tecnología exclusiva. La tela del traje y su confección reducen la fricción con el agua y eliminan la adherencia del agua ya que es ultra seco. http://www.aquastelle.gr/aquastore/images/fspro_legskin_men.jpg

• Compatibilidad con el medio ambiente • Generan bajo consumo de energía • Mejoran la calidad • Prolongan la vida útil del producto • Basados en la ciencia de la naturaleza

ROBOLOBSTER ES UNA LANGOSTA MECÁNICA DISEÑADA PARA DETECTAR MINAS SUBMARINASFUENTE: http://www.publico.es/resources/archivos/2007/9/28/1191011669843lobsterdn.jpg

IMPLANTE BIOCOMPATIBLEFUENTE: http://gizmologia.com/wpcontent/uploads/2006/09/bionicarm.jpg

La industria y la ciencia se han inspirado en la naturaleza para crear dispositivos con capacidades igual de sorprendentes a las de la naturaleza. A continuación veremos algunos ejemplos de ellos.

BOMBILLO- ARAÑAFUENTE: http://blog.pucp.edu.pe/index.php?blogid=268

.

El objetivo era evitar el brusco estallido contra el aire que se produce cuando sale un tren bala japonés a toda velocidad de un túnel. Los investigadores se fijaron en cómo se zambulle en el agua, a toda velocidad, un Martín Pescador. La forma de su pico era la solución que copiaron.

FUENTE: http://www.ison21.es/2009/01/12/la-naturaleza-inspira-la-innovacion-9-ejemplos-de-biomimetismo/

El profesor Ned Allen se inspiró en el vuelo de las semillas de arce al caer del árbol, para diseñar este nano-vehículo aéreo que funciona con control remoto y que ha sido utilizado en diversas misiones militares del DARPA y en la investigación del clima.

FUENTE: http://www.ison21.es/2009/01/12/la-naturaleza-inspira-la-innovacion-9-ejemplos-de-biomimetismo/

Pax Technologies se quedó con la forma de la Calla Lily para diseñar un nuevo mezclador de agua. La forma de espiral centrípeta hace que el giro sea mucho más eficiente mezclando líquidos al consumir mucho menos energía.

FUENTE: http://www.ison21.es/2009/01/12/la-naturaleza-inspira-la-innovacion-9-ejemplos-de-biomimetismo/

Qualcomm se fijó en las propiedades únicas de las alas de las mariposas para mejorar las pantallas de visualización que fabrican. Esas increíbles estructuras reflejan la luz en función de la distinta longitud de onda. El mismo principio se aplica para crear visores de pantalla más brillantes, más legibles y con menor consumo de energía en los dispositivos electrónicos.

FUENTE: http://www.ison21.es/2009/01/12/la-naturaleza-inspira-la-innovacion-9-ejemplos-de-biomimetismo/

Mercedes-Benz ha copiado la forma del pez caja para su coche biónico conceptual. Observando la aerodinámica y la eficiencia de la forma del pez, decidieron aplicar esas características a ese diseño. El resultado es un vehículo con un coeficiente de rozamiento 65% más bajo que uno convencional de la época (2005).

FUENTE: http://www.ison21.es/2009/01/12/la-naturaleza-inspira-la-innovacion-9-ejemplos-de-biomimetismo/

¿Qué mejor ejemplo para las turbinas submarinas que el de la flora y fauna de los océanos? Eso es lo que ha hecho BioPower Systems.

FUENTE: http://www.ison21.es/2009/01/12/la-naturaleza-inspira-la-innovacion-9-ejemplos-de-biomimetismo/

La biomimética puede aplicarse incluso a las escalas más pequeñas. Biosignal quería saber como controlar una bacteria sin matarla, lo cual la permitiría usar esa resistencia para prevenir infecciones. La empresa se inspiró en un alga marina, la delisea pulchra, que tiene la facultad de anular la habilidad natural de las bacterias para comunicarse, por lo que no pueden intervenir en una infección.

FUENTE: http://www.ison21.es/2009/01/12/la-naturaleza-inspira-la-innovacion-9-ejemplos-de-biomimetismo/

El biomimetismo del océano opera también para las turbinas fuera del agua. El presidente de WhalePower, el Dr. Frank E. Fish, se fijó en la forma de las aletas de las ballenas para aplicarla a las palas de sus aerogeneradores. El resultado son palas que utilizan los mismos principios físicos que esas aletas, con un menor nivel de ruido y una mayor eficiencia en la generación de energía eólica.

FUENTE: http://www.ison21.es/2009/01/12/la-naturaleza-inspira-la-innovacion-9-ejemplos-de-biomimetismo/

• ROPA QUE SE LIMPIA SOLA• VELCRO• MATERIAL QUE CICATRIZA SOLO• PEGAMENTO BASADO EN LAS FIBRAS Y

SUSTANCIAS DE LAS PATAS DEL GECKO

ESPEJO O VIDRIO TRANSPARENTE A VOLUNTAD (película delgada que convierte un vidrio en un espejo dinámico, haciendo que pase de estado transparente a reflector a voluntad.)FUENTE: http://neofronteras.com/wp-content/photos/espejo_dinamico.jpg

El investigador Stefan Seeger, de la Universidad de Zurich, trabaja en un tejido que repele líquidos y polvo. El secreto de este tejido impermeable proviene de imitar el comportamiento de las hojas de loto, que mantienen las gotas de agua y polvo en su superficie, sin absolverlas. Las hojas de loto poseen una nanoestructura particular que el nuevo material procura imitar.

VER VIDEO TEJIDOS Y PINTURAS IMPERMEABLES Y AUTOLAVABLES.

FUENTE: IMAGEN DIGITALIZADA DE LA SUPERFICIE DE UNA HOJA DE LOTO http://bio.promover-rd.com/2008/11/28/ropa-que-se-limpia-sola/

La idea de crear una estructura de gancho y bucle le surgió al ingeniero Suizo George de Mestral en la década de los cuarenta mientras limpiaba las semillas espinosas de cadillo que se adherían a su perro y a sus propios pantalones cada vez que salía al campo. Tras su estudio inventó el velcro, que no tuvo éxito de inmediato, pero que en nuestros días es usado en todo el mundo para cientos de aplicaciones, que van desde cerrar billeteras y ajustar los zapatos tennis (en lugar de los cordones), hasta sujetar herramientas en las misiones espaciales.

FUENTE: http://sports.gearlive.com/blogimages/velcro.jpe

El Dr. Ian Bond, de la Universidad de Bristol (Reino Unido), ha desarrollado un sistema de cicatrización artificial que consiste en pequeños tubos de fibra de vidrio cuyo comportamiento es parecido a los vasos sanguíneos en presencia de una herida. El proyecto en donde el Dr. Bond y su equipo realizan sus investigaciones se denomina “Exploiting Functional Fibres in Advanced Composite materials” (Explotación de las fibras orgánicas en materiales compuestos avanzados).

FUENTE: FIBRA DE VIDRIOhttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/49/Fibreoptic.jpg/300px-Fibreoptic.jpg

El portal British Counsil destaca que en la actualidad la principal aplicación del material cicatrizante consiste en crear aeronaves con la capacidad de repararse solas cuando se agrieten. Si se crea un pequeño agujero, sale una resina que se endurece y lo sella permitiendo que el avión prosiga su curso hasta que se pueda reparar, de ser necesario. La técnica está diseñada para reparar el desgaste diario. Es una innovación que pudiera mejorar drásticamente la seguridad aérea.

La principal aplicación del material cicatrizante inspirado en el sistema circulatorio consiste en crear aeronaves con la capacidad de autorepararse cuando se agrieten.

FUENTE:http://bio.promover-rd.com/2008/12/09/material-que-cicatriza-solo/

Los pies del gecko han bioinspirado a numerosos científicos, que han reproducido la estructura mediante nanotubos de carbono. El stickybot de la Universidad de Stanford (EEUU), por ejemplo, es una salamanquesa robótica que trata de imitar a su modelo natural, pero ni de lejos alcanza el poder de la cinta adhesiva sin pegamento desarrollada en la Universidad de Ohio (EEUU): un centímetro cuadrado de esta cinta es capaz de soportar hasta tres kilos y medio de peso. Las aplicaciones harían por fin realidad el calificativo de universal que exhiben algunos tubos de pegamento. Ya se habla de su uso en el espacio.

FUENTE:PATA DE GECKO http://www.iconocast.com/B000000000000067_ES/C1/News1_Update_1.jpg

LA BIOMIMETICA ESTA EN TODOS LOS CAMPOS, DESDE EL AUTOMOVILISMO HASTA LA SALUD. EN ESTE CAMPO PRECISAMENTE ES DONDE MAS SE HAN DESARROLLADO ESTUDIOS, QUE ESTAN INTIMAMENTE LIGADOS A LOS BIOMATERIALES.

CHIP NEURONALFUENTE: http://neofronteras.com/wp-content/photos/chip_neuronal.jpg

Gracias al estudio de la biomineralización, el quipo de investigadores de la Universidad de Ortopedias (University Orthopaedics)encontró información de como los biominerales se sintetizan, adquieren su forma y se integran con los componentes orgánicos, esto con el fín de generar compuestos orgánico-inorgánicos con las estructuras necesarias para sustituir a un hueso humano.FUENTE: HUESO HUMANO POROSO

http://www.comoves.unam.mx/assets/articulo_portada/120_01.jpg

FUENTE: http://tecnologiamedicadeportiva.com/img/protesis.jpg

HABLAR DEL DESARROLLO DE LOS MATERIALES EN COLOMBIA REMONTA DE INMEDIATO A LOS BIOMATERIALES. UNIVERSIDADES COMO LA DE ANTIOQUIA, LA INDUSTRIAL DE SANTANDER, LA UNIVERSIDAD DEL VALLE, LA UNIVERISIDAD NACIONAL TIENEN GRUPOS DE INVESTIGACION PARA DESARROLLAR ESTAS NUEVAS TECNOLOGIAS.

FUENTE: http://www.2byte.es/tubyte.es/images/investigacion.JPG

HASTA EL MOMENTO NO HAY ESTUDIOS SERIOS SOBRE LOS EFECTOS DE LOS MATERIALES BIOMIMETICOS Y LOS BIOMATERIALES. SE CREE QUE LOS PRIMEROS SON PERFECTAMENTE BIOCOMPATIBLES Y MUESTRA DE DISEÑO DE LA NATURALEZA. MUCHOS INVESTIGADORES CREEN QUE HAY QUE APLICAR EL PRINCIPIO DE PRECAUCION.

FUENTE: http://www.ecoportal.net/var/ecoportal_net/storage/images/objetos_relacionados/281_2_2/1043909-1-esl-ES/281_2_2.jpg

LOS MATERIALES BIOMIMETICOS PRESENTAN CIERTAS VENTAJAS:

•Ecología Industrial, Remedando Los Ciclos Cerrados De Los Materiales En La Biosfera;

•Ecología Urbana Para Reintegrar Armónicamente Los Pueblos Y Ciudades En Los Ecosistemas Que Los Circundan;

•Ecoarquitectura Buscando Que Edificios E Infraestructuras “Pesen Poco” Sobre Los Paisajes Y Ecosistemas;

Museo de la Academia de las Ciencias de CaliforniaFUENTE: http://www.idcaixanova.com/idiii/wp-content/uploads/2008/10/museo.jpg

•Agroecosistemas Mucho Más Cercanos A Los Ecosistemas Naturales Que La Actual Agricultura Industrial Quimizada;

•Química Verde Con Procesos Que Permanezcan Cerca De La Bioquímica De La Naturaleza;

•Biotecnología Ambientalmente Compatible, Con Biomoléculas Artificiales Donde Sea Preciso, Pero Guiándonos Por El Proceder De La Misma Naturaleza.

NANOPARTICULAS VIAJANDO POR EL TORRENTE SANGUINEO.FUENTE: http://www.laflecha.net/cache/thumbnails/k/250x220/storage/news/0026/732_torrente-sanguineo-foto-cortesia-novartis.jpg

Los materiales biomiméticos buscan replicar o "mimetizar" los procesos y materiales biológicos, tanto orgánicos como inorgánicos. Conocer mejor los procesos utilizados por los organismos vivos para sintetizar minerales y materiales compuestos servirá, por ejemplo, para desarrollar materiales ultra-duros y, a la vez, ultraligeros para nuestras aeronaves.

AVION MORFICO (BATIRAN SUS ALAS COMO PAJAROS)FUENTE: NASA http://neofronteras.com/wpcontent/photos/morphing_plane.jpg

Son varias las preocupaciones sociales que mueven la investigación en ciencia y tecnología de materiales a nivel europeo:

• a) por el medio ambiente y el desarrollo sostenible, que se plasma en la búsqueda de nuevas tecnologías para la generación de energía, dispositivos energéticamente más eficientes y materiales reciclables y menos tóxicos;

• b) por la salud, así, junto a la biotecnología, se trabaja en el desarrollo de huesos y tejidos artificiales biocompatibles, sistemas de liberación de fármacos más eficientes y seguros, sistemas de depuración de agua, etc;

PROTOTIPO DE LENTILLA ELECTRONICA CAPAZ DE VISUALIZAR DATOS EN EL OJO.FUENTE: http://neofronteras.com/wpcontent/photos/lentilla_electronica.jpg

• c) por las TIC, íntimamente ligadas a los avances que obtendrán y están obteniendo los científicos que trabajan en nuevos materiales magnéticos, ópticos y electrónicos;

• d) por los bienes de consumo, investigando desde nuevos aditivos hasta nuevos materiales para embalaje; y

• e) por el transporte, donde estructuras ultra-ligeras de aluminio para automoción, sistemas de frenado para trenes de alta velocidad, aviones más estables o azulejos aislantes para la reentrada de transbordadores espaciales son sólo algunos ejemplos de cómo la ciencia aporta nuevos materiales de altas prestaciones que hacen el transporte más rápido, seguro y confortable.

LENTILLA EN OJO DE UNA RATA PARA PROBAR OJOS ARTIFICIALLESFUENTE: http://neofronteras.com/wp-content/photos/lentilla_en_ojo.jpg

Debido a que los materiales biomiméticos son materiales que buscan replicar procesos y materiales de la naturaleza, la relación de estos con los materiales industriales es directa debido a que son materiales de objeto de estudio de la ciencia de los materiales. En este caso se estudia las propiedades naturales de los mismos y como éstas se pueden replicar para producirlas de forma industrial y masificada.

FUENTE: Células óseas creciendo sobre implantes de titanio | Taxt-Lamolle.http://estaticos03.cache.el-mundo.net/elmundo/imagenes/2009/04/06/1239036872_0.jpg

• La Biomimética es una prueba clara de que la maravilla de la creación es sencillamente indescriptible.

• La biomimética es una disciplina de diseño que estudia las mejores ideas de la naturaleza y luego imita estos diseños y procesos para resolver problemas humanos.

• De momento solo se puede apreciar el gran crecimiento y expansión que estos materiales vienen llevando, pero no se han podido probar daños en las personas o el medio ambiente, aunque es algo muy temido.

• Casi todos los organismos están perfectamente adaptados al ambiente en el que viven, algunos lo hacen tan bien que incluso los científicos los estudian con la intención de duplicar sus diseños naturales en productos y tecnologías para humanos.

FUENTE: http://ngenespanol.com/wp-content/uploads/2008/04/4-bur-velcro-714.jpg

SEMILLA DE VELCRO

• http://www.aecientificos.es/empresas/aecientificos/documentos/Biomateriales.pdf

• http://bio.promover-rd.com/%c2%bfbiomimetica/• http://www.ison21.es/category/investigacion/biotecnologia-

investigacion/• http://ngenespanol.com/2008/03/28/biomimetica/• http://ngenespanol.com/wp-content/uploads/2008/04/7-space-suit-

astronaut-714.jpg&imgrefurl• http://www.paginadigital.org/articulos/2004/2004quint/tecnologia3/

nanotecnologia-27105.asp