古来から自然に反し、人類は”電気”という形でエネルギーを利用してきました。電気は自然由来の火や運動エネルギーと比べ取り回しがよく、ある程度の保存が可能という特長があります。一方で、未だに人類が自然に勝てない要素も多く存在します。参考文献バイオミメティクスとは?バイオミメティクス(biomimetics)は、日本語では「生物模倣技術」などに訳される。直訳の通り、生物の構造や機能を応用し、人工的に活かす学問となります。この言葉は1950年代にオットー・シュミットによって作られた比較的新しい言葉です。古来より人類はこれらの特性を利用しています。フナクイムシの性質を利用した「シールド工法」(19世紀前半)やカイコガの絹糸精製を模倣した「ナイロンなどの合成繊維」(20世紀前半)などが、言葉が生まれる前の象徴的存在です。生物の構造が分かるようになった、1970年代から順に発展していき、今でも積極的に研究されている分野になります。一口にバイオミメティクスといっても、描いている大きさが分類により大きく違います。具体例の前に区別していく必要があります。分子系バイオミメティクス1970年代、TEM(透過型電子顕微鏡)などX線を用いた観察が可能になっていました。X線解析の発展は、生体触媒の分子論的解明につながりました。化学、生体分野で酵素や生体膜を再現しようとする分野、これが分子系バイオミメティクスである。大きさは100nm以下(ウイルス相当)であり、れっきとしたナノテクノロジーです。主要分野は人工酵素や人工光合成など。人工光合成は、実質無限リソースである太陽光をエネルギーに用いる技術になる。燃料電池用の水素の量産や、二酸化炭素を炭素に還元する目的で、現在でも研究されている。機械系バイオミメティクス分子系バイオミメティクスが発達した時期、別の分野でも生物の特性が注目されていた。機械工学や流体工学が、生物の動きを模倣することによって抵抗を軽減することに成功する。これが、機械系バイオミメティクスである。分子系バイオミメティクスと異なり、肉眼で判別できる大きさです。軍事や輸送だけではなく先端技術分野など世間に馴染みのある分野に応用されている。具体的には新幹線の流体抵抗を減らす形状(カワセミのくちばしが由来)や蛇のように蠢くロボットなど。通して、より一層開発が進められることになった。材料系バイオミメティクスSEM(走査型電子顕微鏡)などによってμm単位の構造が詳細に分かるようになっていた。他のバイオミメティクスと比べて、発展が少々遅れていた。超撥水性や構造色など、表面の凹凸や積層(nm単位)を模倣して開発する学問。それが材料系バイオミメティクスである。機械系との違いとして、機械系は特定部位を再現するのに対し、材料系は表面特性を再現する点が挙げられる。用いない発色繊維などが実現されている。構造色:何故タマムシは光るのか?上の虫はヤマトタマムシと呼ばれる、日本にいる大型のタマムシである。特徴として、様々な色に光って見える点が挙げられる。タマムシがどうしてその色なのかを考えたことがあるだろうか?推測の1つに、色素によって着色しているという意見があった。実際メラニン色素(黒・茶)やカロチノイド色素(赤)によって色がついている動植物は多い。一つ、レイリー散乱によって色がついて見えるとも考えられた。空や碧眼などこちらの具体例も数多い。どちらも間違っていた。電子顕微鏡の進歩を活かして、タマムシの表皮を画像化することに成功した。その結果、見えたのは屈折率の異なる2層が折り重なった膜であることが分かる。多膜層干渉や回折格子という光の現象によるものだったのだ。多膜層干渉とは「屈折率の異なるそれぞれの膜で反射された波長が互いに干渉して強め合う」現象である。この結果、エネルギーの強い短波長側(紫外線方向)が強められる。青色に見えたり、あたかも金属光沢を発しているかのように見える。これらの現象は何に利用できるだろうか。その一例が着色である。着色剤は構造が複雑であり、不純物として処理するときに多大な労力を必要とする。水に10ppm(ppm:100万分の1)だけでも紛れ込むと、水の透明感が損なわれてしまう。構造色(多層膜による色)は表面の一部だけを酸化させるだけで着色し、リサイクルが溶かすだけで出来るようになる。誤飲したとき、塗料よりも安全という利点もある。入射光が(波長より十分小さい)微小粒子に衝突した時、光が散乱する。これを遠くから見ることによって生じる着色現象のこと。可視光の波長は400nm~700nm(概算)なので、微小粒子の大きさは数nm以下。青空の場合は空気中の気体(大体0.3nm)などが微小粒子として扱う。付着:フジツボの付着を避けるために海辺の岩にへばりついていることが多いフジツボ。一応甲殻類なので、幼体は遊泳する。ネタに事欠かないフジツボだが、フジツボによる悪影響もある。フジツボが船にこびりつくことで、抵抗が増えるため燃費効率が悪くなる。パイプ内で成長した場合、最悪塞がれてしまう。これらを対策するため、防泥塗料を兼ねて有機スズ化合物が塗られていた。有機スズ化合物は、海洋生物に対する殺傷能力や内分泌攪乱作用があることが問題となる。(国際海事機関により世界中で禁止されている)ではフジツボの付着をどのようにして避けるのか。ヒントはフジツボの付着基質の傾向にあった。貝殻や岩に比べて魚や海藻にはあまり付着しなかったのだ。そこで研究者たちはヒドロゲル(多量の水を含んでいて(体積の60%以上)で非常に柔らかいゲル)に目を付けた。ヒドロゲルというと難解なものに思えるが、寒天や豆腐、コンタクトレンズも含まれる。実験結果、ヒドロキシ基(ーOH)などによって特に抗付着作用があることが判明した。フジツボだけではなく、その他の付着生物も抑制できる。ヒドロゲルには、力学的強度や塗装方法に多大な問題がある。実は抗付着作用を示すメカニズムも解明されていない。このようにまだまだ問題はあるが、生物の特性を活かして対策するという具体例としてフジツボを挙げた。保持:臓器の常温保存へ人類の夢の技術の1つにコールドスリープがあります。全身を冷凍して未来へ送る技術では、倫理とか解凍するメリットとか技術以外にも多くの問題があります。ここでは前進冷凍ではなく、肝臓などの臓器を冷凍保存する方向性についての議論です。歯の冷凍保存など、一部は実用化されています。冷凍保存には多くのエネルギーを消費する欠点があります。常温下で保存したいという願望があります。ここでネムリユスリカという昆虫の特性が注目された。ネムリユスリカはアフリカの半乾燥地帯に生息しているユスリカの一種です。8か月間の乾季の間、幼虫は水たまりの底で乾燥して水を待っています。この乾燥幼虫、心臓や脳が動いていない。水を与えれば1時間ほどで再生します。注目する点は、17年後に水を与えたとしても蘇生した点です。寿命数週間の生物と考えると、異常な期間になります。耐え抜いていた実績も。折り紙付きなのですが、これを人間で実施しようとすると大きな問題があります。乾燥幼虫をトレハロースが保護することによって仮死状態を保っているが、ヒトはトレハロースを生産できない点。一つは活性酸素の発生。活性酸素はDNAの切断などを誘発するため、危険物質とされている。解凍過程(クリプトビオシス)で発生するDNA破壊は、70Gyの放射線に相当するそうです。X線やγ線と仮定し、Gy(グレイ)=Sv(シーベルト)と考えます。このときLD50は4~5Gy、LD99は6~7Gyと算出されます。ユスリカは破壊に対し、逐一修復することによって解凍できます。ヒトは修復する以前に即死します。線量についての補足2011年3月16日、福島第一原発50km北東で観測された放射線量はわずか3.6mSv。放射線、放射線とメディアが騒いでいた量は、健康被害の出る3%程度でした。いえこのデータが年間なのか、一時間当たりなのかは確認できていません。それ以上の放射線量であることが分かる参考にはなるでしょうまとめバイオミメティクスとは、生物の特長や特性を応用して活用していく技術です。それは不思議な特性を利用することもあれば、常識的過ぎて忘れ去られたものもあります。具体例は紹介したもの以外にもたくさんあります。刃物の科学」材料学から見る刃物の歴史とは日常生活ではハサミや包丁、工業製品では金ノコやドリル。私たちと刃物は切っても切り離せない関係にあります。刃物がどういう材料からできているか、答えられる人は多くありません。刃物の科学」を使って、刃物の歴史を材料学の視点から見ていきます。記事を読む居場所を欲した少女が抱いた”真摯さ”とは事業を続けているうちに間違いなく世代を交代する機会は訪れます。今回は岩崎夏海「もし高校野球の女子マネージャーがドラッカーの『イノベーションと企業家精神』を読んだら」から、とある少女が自分なりに見つけた真摯さを取り上げていきます。記事を読む「カラスの教科書」、ちょっと気になる特性7選。黒く艶がある姿がゴミの近くにいる。カラスを見たことがない人はそういないでしょう。カラスがどんな特性を持っているか知っているでしょうか。松原始さんの「カラスの教科書」では、カラスの特性について面白く簡単に説明されています。今回はそのの一部を、7点ほどピックアップして紹介していきます。記事を読む元素を分かりやすく理解するためにニュースで報道される水素やリチウム、工業的によく使うアルミニウムや炭素以外にも、原子は数多く存在します。完全版の発売(2017年3月末)までに発見された元素118種類(人工元素28種類含む)を紹介しています。41の原因から未来の失敗を予測する」です。これは「失敗学」の学問について、具体的な12の中分類と41の小分類に基づいた100個の失敗例を紹介した本になっています。建築技術が上がり、多種多様な素材が安価で買えるようになったことで、建造物の幅は広がりました。その一方で失われた景色もあります。産業開発の負の側面として挙げられることも多い要素です。ランドスケープデザインの思考法」です。風景がどうあるべきか研究している学問である「風景学」の視点を教えてくれます。型を作り、人を一時的にはめ込むことによって、効率の良い習得と自由への飛躍ができる。型を作ることによって成し得た組織の成長について取り上げます。『型にはめる』教育へ非難が集中して自由や個人が尊重されている現代だからこそ、型の役割と誤解を招きそうな点について紹介していきました。コメントをキャンセルメールアドレスが公開されることはありません。黒ウィズストーリーの特徴まとめました。