Vật liệu tại giao điểm của Tự nhiên, Công nghệ, Nghệ thuật và Kiến trúc

 

Hoa sen là loài thủy sinh có một đặc điểm rất đặc biệt: Lá của nó có khả năng tự làm sạch và cực kỳ kỵ nước. Điều này có nghĩa là lá không bị bám bụi và nước. Đặc điểm ấy đặc biệt hữu ích trong môi trường ẩm ướt và bùn lầy nơi cây phát triển. Hiện tượng thú vị của loài sen không bắt nguồn từ một bề mặt hoàn toàn nhẵn hoặc một lớp nhựa trên lá. Trên thực tế, lá hoa sen có đầy những nếp gấp nhỏ làm giảm diện tích bề mặt tiếp xúc và đẩy lùi tất cả các hạt có khả năng bám vào đó. “Hiệu ứng hoa sen” đã được các nhà công nghệ nano nghiên cứu để áp dụng cho các sản phẩm bề mặt như sơn, vải và gạch với tính năng dễ dàng tự làm sạch.

Thiên nhiên qua hàng tỷ năm đã tiến hóa để tự thích ứng. Chúng ta đang bắt đầu hiểu điều đó và ứng dụng với các công nghệ mới trong nhiều lĩnh vực, ví dụ như ngành xây dựng. Khi chuyên gia, nhà khoa học, nhà sinh học, kỹ sư, kiến ​​trúc sư hợp lực và tập trung vào việc tìm hiểu các khía cạnh của tự nhiên với một cái nhìn đồng cảm và tôn trọng, kết quả có thể rất ấn tượng.

Một ví dụ tương tự khác đến từ các đại dương. Văn phòng Nghiên cứu Hải quân Hoa Kỳ đã yêu cầu một nhà khoa học tìm kiếm các chiến lược giảm thiểu việc sử dụng các loại sơn độc hại và đắt tiền nhằm ngăn chặn sự sinh sôi của tảo thường được sử dụng trên các bến cảng. Nguồn cảm hứng cho giải pháp đến từ da cá mập. Khi nghiên cứu lớp vảy của cá mập, các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng chúng được sắp xếp theo hình kim cương, hạn chế được các sinh vật bám và sống trên đó. Các kỹ sư đã phát triển công nghệ Sharklet từ đặc điểm này. Mô hình nhân tạo được phát triển cực kỳ nhỏ, bảo vệ bề mặt khỏi vi khuẩn và các vi sinh vật khác.

Hai trường hợp này minh chứng cho lĩnh vực phỏng sinh học, chính là sự đổi mới lấy cảm hứng từ thiên nhiên. Vật liệu phỏng sinh học là vật liệu tổng hợp (do con người tạo ra) bắt chước tự nhiên hoặc theo mô-típ thiết kế có nguồn gốc từ thiên nhiên. Nó bao hàm quan điểm hướng về tự nhiên, học hỏi từ thiên nhiên như một cách để giải quyết các vấn đề của con người.

Giới hạn bản thân trong các lĩnh vực kiến ​​thức cụ thể để tìm kiếm cảm hứng cho công việc của mình có thể tạo ra rào cản giữa các ngành. Khi nói đến việc phá bỏ những rào cản của kiến ​​trúc, không thể bỏ qua Buckminster Fuller (1895-1983). Ông là người ủng hộ quan điểm sự toàn năng và hiện hữu của tự nhiên sẽ hướng dẫn tất cả các dự án của con người. Chúng ta muốn tồn tại và phát triển thì không thể thiếu tự nhiên.

Trên thực tế, các vật liệu phản ứng nhanh, đàn hồi hoặc tự điều chỉnh không còn là phát minh của khoa học viễn tưởng nữa. Một ví dụ là bê tông tự phục hồi khi xuất hiện các vết nứt. Tuy nhiên, thật khó để trí tưởng tượng của chúng ta vượt qua các ranh giới để đi đến một cái gì đó thực sự sáng tạo. Neri Oxman , giáo sư tại MIT chỉ ra rằng: “Kể từ cuộc cách mạng công nghiệp, thế giới thiết kế đã bị thống trị bởi sự khắt khe của chế tạo và sản xuất hàng loạt. Các dây chuyền lắp ráp quy định một thế giới được tạo thành từ các bộ phận, đóng khung trí tưởng tượng của các nhà thiết kế và kiến ​​trúc sư." Tư duy sản xuất này trái ngược với các quá trình tự nhiên, nơi các tế bào tương tự biến đổi và thích ứng để thực hiện các chức năng khác nhau, và cấu trúc được tối ưu hóa cho nhiều chức năng ở các quy mô khác nhau.Thay vì lắp ráp các bộ phận, các cấu trúc tự nhiên phát triển.

Khái niệm Hệ sinh thái Vật chất là một cách tiếp cận khoa học khám phá, cung cấp thông tin và thể hiện các mối quan hệ qua lại giữa môi trường xây dựng, công nghệ và tự nhiên. Mediated Matter Group làm việc về cách thức công nghệ sản xuất kỹ thuật số có thể tương tác với sinh học tại điểm giao nhau giữa vật chất, vật lý và kỹ thuật số. Nhóm đã phát triển các dự án bao gồm máy in kính, gian hàng do tằm xây dựng, tác phẩm nghệ thuật và vật liệu có thể thay thế nhựa, thể hiện khả năng vô hạn có thể đến từ sự kết hợp của tự nhiên, công nghệ và nghệ thuật.

Điều cần thiết chúng ta cần làm là xây dựng một tương lai lành mạnh. Dựa vào thiên nhiên là một con đường hợp lý. Ngày trái đất vượt hạn là ngày mà nhu cầu của nhân loại đối với các nguồn tài nguyên và dịch vụ sinh thái trong một năm nhất định sẽ vượt quá những gì Trái đất có thể tái tạo trong năm đó - bao gồm khả năng của hệ sinh thái tự nhiên hấp thụ khí thải carbon từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch. Ngày được tính bằng cách so sánh tổng lượng tiêu thụ hàng năm của nhân loại với khả năng tái tạo tài nguyên thiên nhiên có thể tái tạo của Trái đất trong năm đó (năng lực sinh học). Mỗi năm, ngày đó đến sớm hơn. Vì thế, chúng ta nhất định cần có những thay đổi và sáng tạo, không chỉ trong ngành xây dựng mà còn từa nhiều ngành nghề khác nhau.