Priroda je milijardama godina razvijala adaptivna rješenja koja počinjemo da razumijemo s novim tehnologijama primijenjenim u područjima poput građevinske industrije.

Poznata kao lotos, vodena vrsta Nelumbo nucifera ima posebno korisnu karakteristiku. Listovi su joj samočišćujući ili ultrahidrofobni. To znači da na list ne prianjaju čestice prljavštine ili vode, što je posebno korisno u vlažnom i muljevitom okruženju u kojem biljka obično raste. Međutim, ovaj efekt ne proizlazi iz savršeno glatke površine ili smolastog sloja na lišću. Lotos je zapravo pun sitnih nabora koji smanjuju površinu kontaktne površine i odbijaju sve čestice koje se pokušavaju prilijepiti. Efekat lotosa proučavali su nanotehnolozi kako bi isti isti efekat primijenili na proizvode kao što su površine, boje, tkanine i pločice koji se lako mogu očistiti. Koliko god ovo izgledalo trivijalno, kad pomislimo na resurse koji se koriste za čišćenje stakla na neboderima ili čak na smanjenje proizvodnje fotonaponske energije uslijed prašine na solarnim pločama, možemo dobiti osjećaj beskonačnih mogućnosti koje hidrofobne površine mogu predstavljati.

Priroda je milijardama godina razvijala adaptivna rješenja koja počinjemo da razumijemo s novim tehnologijama primijenjenim u područjima poput građevinske industrije. Kada se profesionalci poput naučnika, biologa, inženjera, arhitekata i drugih udruže i fokusiraju na razumijevanje aspekata prirode, rezultati mogu biti impresivni.

Još jedan sličan primjer dolazi iz okeana. Američki pomorski istraživački ured zatražio je od naučnika da istraže strategije za smanjenje upotrebe otrovnih i skupih boja koje se obično koriste na pristaništima, a namijenjene su sprečavanju širenja algi. Inspiracija za rješenje potekla je od kože morskog psa. Istražujući kožu morskih pasa, istraživači su otkrili da su je zubići kože poredani dijamantski, obeshrabrujući mikroorganizme da se slegnu. Mikroorganizmi ne umiru, oni jednostavno nemaju interesa da ostanu na površini, zbog neugodne geometrije. Inženjeri su iz ovog zaključka razvili tehnologiju Sharklet. Razvijeni uzorak izuzetno je malen – oko 3 mikrona dug i 2 mikrona širok – i ne može se vidjeti golim okom niti osjetiti dodirom, ali je tu, štiteći površinu od bakterija i drugih mikroorganizama. Studije su čak sugerisale da takve površine mogu spriječiti rast i širenje bakterija koje uzrokuju bolesti, uključujući strahovitu bakteriju Staphylococcus aureus, koja je otporna na antibiotike koji se obično koriste za liječenje infekcija i za koje je poznato da uzrokuju ozbiljne bolničke infekcije.

Ova dva slučaja predstavljaju područje biomimetike, koja nije ništa drugo do inovacija inspirisana prirodom. Više od pokušaja reprodukcije prirodnog oblika, biomimikrija nastoji razumjeti i oponašati biološke prakse i strategije za stvaranje i dizajniranje proizvoda i procesa koji mogu pomoći u rješavanju naših dizajnerskih potreba. Biomimetički materijali su sintetički materijali (koje je napravio čovjek) koji oponašaju prirodne ili slijede motiv dizajna izveden iz prirode. Iznad svega, to je multidisciplinarni pristup. Prihvata perspektivu koja uči od prirode kao način rješavanja ljudskih problema. Pojam biomimikrija populariziran je nakon objavljivanja knjige Biomimicry: Innovation Inspired by Nature.

Buckminster Fuller je bio zagovornik onoga što je nazvao „sveobuhvatnom anticipativnom naukom o dizajnu“ i skovao je izraz „revolucija u nauci o dizajnu“. Njegova glavna premisa bila je da svemogući i postojeći poredak prirode treba voditi sve ljudske projekte, ako želimo preživjeti i napredovati kao vrsta. Mnoge Fullerove zabrinutosti za svijet ostvarile su se, dok je nekoliko njegovih ideja omogućeno i testirano naprednom tehnologijom gotovo 40 godina nakon njegove smrti.

Zapravo, responzivni, elastični ili samokorekcijski materijali više nisu izumi naučne fantastike. Primjer je samoizlječivi beton na bazi bakterija, koji se sam regeneriše kad se pojave pukotine. Znamo koliko infiltracija vode oštećuje armirano-betonske konstrukcije, posebno oksidacijom betonske armature. Ali šta ako bi voda mogla biti dio rješenja? Razlog je zanimljiv: zajedno s tradicionalnom smjesom betona, bakterijske spore (Bacilus pseudofirmus) uključene su u male vodopropusne kapsule. Oni će ostati inertni i neće utjecati na integritet konstrukcije. To se mijenja kada se stvori pukotina i voda procuri u beton. Čim voda dotakne kapsule, spore se aktiviraju i te će bakterije stvoriti kalcit koji djeluje kao vrsta biocementa, ispunjavajući pukotine u betonu dok se bakterija kreće. Novi materijal koristi biologiju i inženjerski koncept i teži rješenju koje se može regenerisati. Raširena upotreba ovog rješenja i dalje je ograničena njegovom visokom cijenom, ali prototipi su već ugrađeni u podzemne građevine kojima je teško pristupiti. Za siguran rad s bakterijama tokom gradnje neophodna je saradnja s biolozima i naučnicima. Naravno, rad s ovim materijalom nije poput kupovine paketa kvasca u supermarketu. Bakterije se moraju pravilno obrađivati, a to zahtijeva ogromnu količinu ljudskih resursa, tehnologija i znanja – to jest, mnogih disciplina da bi se razvio isti projekt.

Neri Oxman, profesorica na MIT-u i koordinatorica Mediated Matter Group, ističe da „od industrijske revolucije svijetom dizajna dominira strogost proizvodnje i masovne proizvodnje. Montažne linije diktirale su svijet napravljen od dijelova, uokvirujući maštu dizajnera i arhitekata, koji su bili obučeni da razmišljaju o svojim objektima kao rezultat dijelova s ​​različitim funkcijama.“ Ovo sredstvo za proizvodnju suprotstavlja se prirodnim procesima, gdje se slične ćelije transformiraju i prilagođavaju za obavljanje različitih funkcija, a strukture su optimizirane za mnoštvo funkcija u različitim razmjerima: strukturno opterećenje, pritisci okoline, prostorna ograničenja itd. Umjesto da sastavljaju dijelove, rastu prirodne strukture. Da li bi i naši materijali mogli biti takvi?

Koncept ekologije materijala je naučni pristup koji istražuje, informiše i izražava međusobne odnose između izgrađenog okoliša, tehnologije i prirode. Radi se na tome kako tehnologija digitalne proizvodnje može komunicirati s biološkim na presjeku između materijalnog, fizičkog i digitalnog. Preispitivanje načina na koji gradimo svoj svijet neophodno je za zdravu budućnost. Čini se da je oslanjanje na prirodu logičan put.