«Τα βιομιμητικά συστήματα μπορούν να εφαρμοστούν σε ένα ευρύ φάσμα υλικών»

Με έμπνευση τη φύση και ειδικά τη λειτουργία των νούφαρων αλλά και τις μικροδομές του δέρματος θαλάσσιων οργανισμών, ερευνητές του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Ερευνας (ΙΤΕ), με τη χρήση λέιζερ, δημιούργησαν βιομιμητικά συστήματα, οι ιδιότητες των οποίων μπορούν να εφαρμοστούν σε πλήθος υλικών. Μιλήσαμε με τον Μανόλη Στρατάκη, διευθυντή ερευνών του ΙΤΕ

• Κύριε Στρατάκη, τι σας εμπνέει από τη φύση σήμερα;

Σε πολύ ξηρά και θερμά κλίματα, όπως στην έρημο του Τέξας ή της Ναμίμπια, η ανάγκη για νερό είναι επιτακτική. Ωστόσο, συγκεκριμένα είδη ερπετών καταφέρνουν να μαζέψουν την υγρασία της ατμόσφαιρας μέσω της επιφάνειας του δέρματός τους και να καθοδηγήσουν μικροποσότητες νερού στο στόμα τους μέσω των περίτεχνα δομημένων καναλιών που υπάρχουν στο δέρμα τους.

• Αντιγράφετε στρατηγικές λειτουργίας της φύσης;

Κατά καιρούς έχουν εφαρμοστεί πολλές στρατηγικές μέθοδοι παρασκευής επιφανειών με εξαιρετικές φυσικοχημικές, οπτικές, μηχανικές και βιολογικές ιδιότητες. Μία από τις σπουδαιότερες βασίζεται στη μίμηση των μοναδικών χαρακτηριστικών των φυσικών επιφανειών. Η μελέτη και προσομοίωση βιολογικών συστημάτων με επιθυμητές ιδιότητες είναι γνωστή ως βιομιμητική. Αυτή η προσέγγιση περιλαμβάνει τη μετατροπή ιδεών, εννοιών και αρχών που αναπτύχθηκαν από τη φύση σε ανθρωπογενείς τεχνολογίες.

• Τα βιολογικά συστήματα είναι πρότυπα μοντέλα;

Τα βιολογικά συστήματα έχουν συμβάλει σε μοναδικές λύσεις για σύνθετα προβλήματα. Οι λύσεις αυτές τα καθιστούν έξυπνα, ενεργειακά αποδοτικά, ευέλικτα, προσαρμόσιμα, φιλικά προς το περιβάλλον και πολυλειτουργικά. Επίσης, οι λύσεις αυτές είναι άμεση συνέπεια της εξελικτικής πίεσης που συνήθως αναγκάζει τα φυσικά είδη να γίνονται ιδιαίτερα βελτιστοποιημένα και αποδοτικά.

• Ποια όντα της φύσης εμπνέουν την έρευνά σας;

Εμπνευσμένοι από τις υδρο-απωθητικές ιδιότητες των φύλλων συγκεκριμένων νούφαρων καθώς και τη μείωση της αντίστασης του νερού λόγω της ύπαρξης μικροδομών στο δέρμα θαλάσσιων πλασμάτων, δημιουργήσαμε και παρουσιάσαμε μια νέα πρωτοποριακή μέθοδο, βασισμένη στις ιδιότητες των υπερβραχέων παλμών λέιζερ για την ανάπτυξη βιομιμητικών επιφανειών με σημαντικές εφαρμογές στη ρευστονική μηχανική και την τριβολογία.

• Ποιες ακριβείς ιδιότητες αναπτύσσει η μέθοδός σας;

Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της ερευνητικής μας ομάδας, μεταλλικές επιφάνειες που κατεργάζονται μέσω υπέρστενων παλμών λέιζερ μιμούνται περίτεχνα, τόσο στο σχήμα όσο και στον προσανατολισμό, την ιδιάζουσα μορφολογία, τις υδροδυναμικές και υδροαπωθητικές ιδιότητες του δέρματος του καρχαρία και του φύλλου του λωτού αντίστοιχα. Πιο συγκεκριμένα, ελέγχοντας τις ιδιότητες του φωτός λέιζερ καθορίζουμε ταυτόχρονα τη διεύθυνση και τη μορφολογία των δομών που θα κοσμήσουν την επεξεργασμένη επιφάνεια με μεγάλη ακρίβεια.

• Πρακτικά αυτό τι σημαίνει;

Η δημιουργία τέτοιων επιφανειακών δομών και ο έλεγχος του μεγέθους τους, τόσο στη «μικρο-» όσο και στην «νανο-» κλίμακα, ανοίγει νέους δρόμους για την παρασκευή λειτουργικών επιφανειών με επιθυμητές διαβροχικές και τριβολογικές ιδιότητες σε μεγάλο εύρος υλικών που χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές και συστήματα με κινούμενα μηχανικά μέρη.

► Η ελληνική ερευνητική ομάδα, με επικεφαλής τον Μανόλη Στρατάκη, διευθυντή ερευνών του ΙΤΕ, αποτελείται από τον υποψήφιο διδάκτορα Ευάγγελο Σκουλά και την ειδικό Ηλεκτρονικής Μικροσκοπίας Αλέκα Μανουσάκη.

Η εν λόγω εργασία, που αποτελεί συνέχεια του ερευνητικού έργου του καθηγητή Κώστα Φωτάκη, νυν αναπληρωτή υπουργού Ερευνας και Καινοτομίας, στο ΙΤΕ, πραγματοποιήθηκε στο πλαίσιο του Ευρωπαϊκού Προγράμματος LiNaBioFLuid του Κοινοτικού Πλαισίου Στήριξης για την Ερευνα ΗORIZON 2020.

Τα αποτελέσματα δημοσιεύτηκαν στο διεθνές επιστημονικό περιοδικό «Nature Scientific Reports».