اختصاصی بسپار/ زیست‌الگوسازی؛ الهام از طبیعت برای آیندهی صنعت پلیمر
گروه ترجمه و تولید محتوا در بسپار/ایران پلیمر در دنیایی که زیست‌پایداری و بهره‌وری از منابع به اولویت نخست صنایع بدل شده‌اند، زیست‌الگوسازی (Bionics) به‌عنوان پلی میان زیست‌شناسی و فناوری، در حال بازتعریف مرزهای نوآوری در صنعت بسپار است. این علم با الگوبرداری از اصول ساختاری، رفتاری و فیزیکی موجود در طبیعت، الهام‌بخش تولید مواد و سامانه‌های نوینی شده که نه‌تنها قدرتمند و کارآمد هستند، بلکه به محیط‌زیست نیز آسیب کم‌تری وارد می‌کنند.
ساختارهای طبیعی؛ الگویی برای چندسازه‌های پیشرفته
نمونه‌ای برجسته از کاربرد زیست‌الگوسازی را می‌توان در پروژه‌ی «BioStrukt» مشاهده کرد که توسط موسسه Fraunhofer IPT آلمان توسعه یافته است. در این پروژه، ساختار صدف‌های دریایی که ترکیبی از سختی و مقاومت به شکست دارند، الگویی برای طراحی چندسازه‌های سبک و انعطاف‌پذیر شد. این الهام طبیعی، به تولید الیاف بسپاری انجامید که سبک و در عین حال مقاوم هستند و می‌توانند در صنایع خودروسازی، هوافضا و حتی تجهیزات ورزشی مورد استفاده قرار گیرند.
پوست کوسه و بازده پرواز؛ همکاری Lufthansa Technik و BASF
یکی از جالب‌ترین کاربردهای زیست‌الگوسازی در همکاری BASF و Lufthansa Technik رقم خورد. پوست کوسه با ساختار V مانند خود که به آن دندانه‌های پوستی می‌گویند، مقاومت جریان آب را می‌کاهد. این ویژگی به ساخت نوعی پوشش فیلمی منجر شد که با نصب روی بدنه هواپیما، اصطکاک هوا را کم می‌کند و مصرف سوخت و انتشار CO₂ را نیز پایین می‌آورد. این سامانه اکنون به‌طور گسترده در صنعت هوانوردی استفاده می‌شود و گامی بزرگ در جهت زیست‌پایداری و بهینه‌سازی مصرف انرژی محسوب می‌شود.
تار عنکبوت؛ الهامی برای بسپارهای پیشرفته در پزشکی و بسته‌بندی
تار عنکبوت، یکی از مستحکم‌ترین مواد طبیعی نسبت به وزن خود است. این ویژگی باعث شده تا دانشمندان در تلاش برای بازتولید آن به‌صورت مصنوعی، به طراحی بسپارهایی با کشسانی زیاد بپردازند. این مواد گرمانرم و کشپارها (Elastomer) در فناوری‌های پزشکی، مانند پانسمان‌های زخم، و هم‌چنین در بسته‌بندی مواد غذایی کاربرد دارند. با وجود چالش‌های موجود در تولید صنعتی تار عنکبوت مصنوعی، استفاده از آن در صنایع دارویی و غذایی گسترش یافته و زمینه‌ساز راهبردهای نوین در توسعه‌ی زیست‌بسپارها شده است.
عضلات مصنوعی؛ تحول در رباتیک صنعتی و کاشتینه‌های هوشمند
پژوهش‌های انجام‌شده در دانشگاه Pittsburgh در سال ۲۰۲۲، به ساخت ربات‌هایی با عضلات بسپاری منجر شد. این عضلات مصنوعی نه‌تنها در سامانه‌های رباتیک صنعتی، بلکه در کاشتینه‌های پزشکی (implants) و پروتزهای هوشمند نیز به‌کار گرفته شده‌اند. کارکرد مشابه عضلات طبیعی، امکان اجرای حرکات دقیق و تطبیقی را فراهم می‌کند؛ امکانی که در مونتاژ قطعات حساس، به‌ویژه در اعضای حرکتی، یک مزیت کلیدی به‌شمار می‌رود.
ربات‌های کوچک با عضلات بسپاری قادر به حرکت بر روی سطوح سخت، ماسه‌ای یا آبی هستند و کاربردهایی در نمونه‌برداری‌های زیست‌محیطی و عملیات در مناطق غیرقابل‌دسترس خواهند داشت.
چالش و فرصت در مسیر بومی‌سازی زیست‌الگوسازی
با وجود پیشرفت‌های چشمگیر، چالش‌هایی در مسیر تجاری‌سازی زیست‌الگوسازی در صنعت پلاستیک وجود دارد. یکی از آن‌ها، مقیاس‌پذیری اقتصادی فرایندهای الهام‌گرفته از طبیعت است. شرکت‌ها باید بتوانند این راهکارها را با هزینه‌ی مقرون‌به‌صرفه در خطوط تولید رانشگری، گرماشکل‌دهی و حتی پوش‌رنگ ادغام کنند. هم‌چنین، ساخت مواد هوشمند مبتنی‌بر زیست‌الگوسازی که به تغییرات محیطی واکنش نشان دهند، مستلزم سرمایه‌گذاری بلندمدت در تحقیق و توسعه است.
با این حال، نام‌های تجاری که به‌طور راهبردی بر نوآوری در زمینه‌ی زیست‌الگوسازی تمرکز کنند، مزایای رقابتی پایداری به‌دست خواهند آورد. بهره‌گیری از طبیعت نه‌فقط به‌عنوان منبع مواد اولیه، بلکه به‌عنوان مرجع طراحی ساختاری و کارکرد، می‌تواند انقلابی در صنعت بسپار ایجاد کند.
زیست‌الگوسازی دیگر صرفا یک مفهوم دانشگاهی نیست؛ بلکه به ابزاری قدرتمند برای بازطراحی بسپارها و سامانه‌های صنعتی بدل شده است. از صدف تا کوسه، از عنکبوت تا سوسک، طبیعت هم‌چنان الهام‌بخش نوآوری‌هایی‌ست که می‌توانند صنعت پلاستیک را هوشمندتر، پایدارتر و کارآمدتر کنند. آینده این صنعت به شرکت‌هایی تعلق خواهد داشت که طبیعت را نه به‌عنوان منبعی برای استخراج، بلکه به‌عنوان الگویی برای نوآفرینی در نظر می‌گیرند.
