Los antiguos griegos encontraban en la naturaleza una fuente inagotable de inspiración y sabiduría. Democrito de Abdera (420 a.C.) refleja el espíritu de la civilización clásica en sus comentarios: “Copiando a los animales aprendemos las cosas más importantes. Somos aprendices de la araña imitándole en los oficios de tejer y confeccionando prendas de vestir. Aprendemos de las golondrinas a construir viviendas, y de las aves cantoras, del ruiseñor y del cisne, a cantar. La propia naturaleza nos enseña a cultivar la tierra.”
Durante el siglo XIX la naturaleza seguía siendo fuente importante de inspiración para artistas, arquitectos, ingenieros y científicos. El ingeniero frances René Binet diseño el portal de ingreso a la Exposición de Paris de 1900 inspirándose en la estética de los dibujos de radiolarios del naturalista Ernst Haeckel. Binet comentaba sobre su obra: “Todas las cosas, desde la composición general hasta los mínimos detalles, están inspirados en sus estudios.”
Actualmente los adelantos de la ciencia y la tecnología nos permiten dar una segunda mirada a la obra de la naturaleza y podemos aprender de ella a hacer tecnología.
La naturaleza nos ha proporcionado una serie de maravillosos materiales con propiedades extraordinarias. La madera y el cuero se emplean desde los inicios de la humanidad. La domesticación de plantas y animales nos permitió el uso de materiales como la lana, el algodón y la seda. Recientemente las esponjas marinas nos están enseñando como podemos desarrollar fibras ópticas más eficientes.
La madera sin duda es uno de los materiales estructurales más versátiles que existe y es 100% natural. Aun hoy en día no existe un material hecho por el hombre que pueda igualar a la madera en sus múltiples usos y cualidades. Pero, ¿Cual es el secreto de la madera?. Sus secretos residen en su estructura microscópica, la naturaleza hace las cosas “de abajo hacia arriba”.
¿Que podemos aprender de la madera?. La madera nos enseña la forma en que la naturaleza resuelve los problemas estructurales algunos de los cuales son comunes a las estructuras creadas por la tecnología. Por ejemplo, uno de los problemas típicos son las fallas estructurales producidas en las uniones de las estructuras. Los agujeros concentran el estrés y permiten la nucleación de las fracturas. Pero los árboles no presentan este problema pueden resistir su propio peso y la carga del viento sin sufrir daños estructurales. El secreto esta en la continuidad de las fibras de la madera, que se deforman y concentran alrededor de las discontinuidades evitando así la concentración del estrés estructural.
Las propiedades únicas de la madera están inspirando el desarrollo de una serie de materiales que emulan sus propiedades estructurales. Estos nuevos materiales compuestos por fibras de vidrio y matrices de resina en estructuras celulares ofrecen nuevas alternativas a los materiales típicos como el acero o el plástico.
Pero no solo la naturaleza nos ofrece los materiales hechos por plantas como la madera o el algodón, también los animales crean una serie de materiales mediante bio- mineralización como Nácar, Hueso o Esmalte.
El Nácar lo encontramos en las conchas de algunas familias de gasterópodos, cefalópodos y bivalvos. Por ejemplo, el abalon rojo, Haliotis rufescens, posee una concha de nácar con propiedades estructurales únicas, razón por la cual es uno de los casos de mayor interés científico. El Nácar posee una gran resistencia a la fractura, es un material compuesto que incorpora tanto componentes inorgánicos como orgánicos. Su estructura microscópica esta formada por capas de mineral intercaladas con finas capas de una matriz de proteínas. La formación del nácar es un proceso de bio-mineralización sumamente complejo que aun no se conoce por completo. Las investigaciones prometen revelar los secretos involucrados en la creación del nácar. ¿Como controlar la nucleación y crecimiento de cristales compuestos?. Cuando podamos contestar a esta pregunta estaremos abriendo la puerta para el desarrollo de los materiales nano-estructurales.
No solo podemos aprender de la naturaleza como hacer materiales duros como el nácar también la naturaleza nos ofrece una serie de materiales blandos como: colágeno, celulosa, elastina y seda. Muchas son las aplicaciones potenciales basadas en el estudio de estos materiales, por ejemplo el desarrollo de fibras superfuertes desarrolladas a partir del conocimiento de la estructura microscópica de la tela de arañas y de sus mecanismo biológicos involucrados.
