论文部分内容阅读
科学家所谓的“生物仿生”意思是灵感源自自然的人工设计。大自然在进化过程中,已经形成特殊的生物链,可以让万事万物在其中生存繁衍。下面介绍七种惊人的源自自然的“生物仿生”技术。
维可牢
维可牢(一种尼龙剌粘搭链)是“生物仿生”的典型例子。瑞士工程师乔治·德·梅斯特拉尔(George de Mestral )在1941年发明了维可牢。芒刺尾部细小的小勾激发了梅斯特拉尔的灵感。
鲨鱼皮泳衣
从电子显微镜下看,鲨鱼皮是由称为“皮质鳞突”的无数重叠的鳞片组成。这些鳞突在长度方向有凹槽,可以调整水在其表面的流动。这些凹槽同时可阻止漩涡或者是湍流旋涡的形成。此外,粗糙的外形还可以阻止藻类等微生物在其身上寄生。
科学家已经在泳衣设计中(现在已经在重大的比赛中禁用)和船的底部设计中利用了“皮质鳞突”的特点。同时,科学家还利用这种特点开发出需要阻止细菌生长的医疗技术。
蚁巢办公楼
白蚁巢穴看起来虽然另类,但是非常适合居住。当外界温度在30℃-100℃范围变化时,白蚁巢穴内温度处于一个舒适的温度,为87℃(这个温度是针对白蚁来说的)。
津巴布韦哈拉雷伊斯特盖特中心的建筑师米克·皮尔斯(Mick Pearce)研究了白蚁巢穴凉爽的“烟囱”和“隧道”。皮尔斯将白蚁巢穴的建筑理念用于33.3万平方英尺的伊斯特盖特中心建筑上,使得建筑比一般的建筑更凉爽,而且比一般的建筑节能90%。建筑物上巨大的烟囱犹如白蚁巢穴一样,可以在夜晚吸收凉爽的空气用以降低楼板的温度。而在白天,楼板也可以保持凉爽,从而减少了空调的使用时间。
水蒸气收集
沙漠甲虫(Stenocara)是收集水的专家。这种甲虫由于具有独特的外壳,可以生活在恶劣和干燥的沙漠环境中。在它的背部有小而平整的隆起,可以充当冷凝水的收集站。甲虫的整个背部覆盖着光滑的蜡状物,收集的冷凝水可以从背部流入甲虫的口里。
麻省理工学院的研究人员从甲虫身上获得灵感,他们已经制作出可以更加有效的从空气中收集水分的材料。世界上大约有22个国家在从空气中收集水,因此,这一发明将在收集水技术方面产生重大的影响。
涡轮
生物进化让鲸鱼能够在数百英尺处潜水几个小時。它们能够猎食肉眼看不到的小型动物来维持其庞大的身材,并通过鳍和尾部来提高其运动能力。
2004年,美国杜克大学、西切斯特大学和美国海军大学的科学家研究发现,鲸鱼鳍表面的隆起可以减少32%的阻力。诸如Whale Power的公司利用这个理念,发明了风力发动机涡轮叶片,大大提高了涡轮机的效率。其他公司利用这个理念发明了风扇、飞机机翼和螺旋桨。
防尘涂料
荷花有点像旱地里的鲨鱼皮。莲花的微粗糙表面可以驱除掉表面的灰尘和污垢,从而保持花瓣干净漂亮。如果在显微镜下观看莲花,可以看到大量的钉状突起,这些突起可以用来抵御灰尘。
德国Ispo公司花费了四年时间来研究此现象,并开发出具有相似性质的涂料。具有微粗糙表面的涂料可以自动去除灰尘和污垢,从而不用洗刷外墙。
喷气式飞机
鸟儿采用V型飞行模式,可以增加70%的飞行距离。科学家研究发现,当鸟群采用熟悉的V形飞行时,第一只鸟儿拍动翅膀时,可以产生上升的气流,并为后面的鸟儿所用,从而可以增加飞行距离达70%。斯坦福大学的一组研究人员认为客运航空飞机采用同样的策略,比单独飞行减少15%的燃油量。
维可牢
维可牢(一种尼龙剌粘搭链)是“生物仿生”的典型例子。瑞士工程师乔治·德·梅斯特拉尔(George de Mestral )在1941年发明了维可牢。芒刺尾部细小的小勾激发了梅斯特拉尔的灵感。
鲨鱼皮泳衣
从电子显微镜下看,鲨鱼皮是由称为“皮质鳞突”的无数重叠的鳞片组成。这些鳞突在长度方向有凹槽,可以调整水在其表面的流动。这些凹槽同时可阻止漩涡或者是湍流旋涡的形成。此外,粗糙的外形还可以阻止藻类等微生物在其身上寄生。
科学家已经在泳衣设计中(现在已经在重大的比赛中禁用)和船的底部设计中利用了“皮质鳞突”的特点。同时,科学家还利用这种特点开发出需要阻止细菌生长的医疗技术。
蚁巢办公楼
白蚁巢穴看起来虽然另类,但是非常适合居住。当外界温度在30℃-100℃范围变化时,白蚁巢穴内温度处于一个舒适的温度,为87℃(这个温度是针对白蚁来说的)。
津巴布韦哈拉雷伊斯特盖特中心的建筑师米克·皮尔斯(Mick Pearce)研究了白蚁巢穴凉爽的“烟囱”和“隧道”。皮尔斯将白蚁巢穴的建筑理念用于33.3万平方英尺的伊斯特盖特中心建筑上,使得建筑比一般的建筑更凉爽,而且比一般的建筑节能90%。建筑物上巨大的烟囱犹如白蚁巢穴一样,可以在夜晚吸收凉爽的空气用以降低楼板的温度。而在白天,楼板也可以保持凉爽,从而减少了空调的使用时间。
水蒸气收集
沙漠甲虫(Stenocara)是收集水的专家。这种甲虫由于具有独特的外壳,可以生活在恶劣和干燥的沙漠环境中。在它的背部有小而平整的隆起,可以充当冷凝水的收集站。甲虫的整个背部覆盖着光滑的蜡状物,收集的冷凝水可以从背部流入甲虫的口里。
麻省理工学院的研究人员从甲虫身上获得灵感,他们已经制作出可以更加有效的从空气中收集水分的材料。世界上大约有22个国家在从空气中收集水,因此,这一发明将在收集水技术方面产生重大的影响。
涡轮
生物进化让鲸鱼能够在数百英尺处潜水几个小時。它们能够猎食肉眼看不到的小型动物来维持其庞大的身材,并通过鳍和尾部来提高其运动能力。
2004年,美国杜克大学、西切斯特大学和美国海军大学的科学家研究发现,鲸鱼鳍表面的隆起可以减少32%的阻力。诸如Whale Power的公司利用这个理念,发明了风力发动机涡轮叶片,大大提高了涡轮机的效率。其他公司利用这个理念发明了风扇、飞机机翼和螺旋桨。
防尘涂料
荷花有点像旱地里的鲨鱼皮。莲花的微粗糙表面可以驱除掉表面的灰尘和污垢,从而保持花瓣干净漂亮。如果在显微镜下观看莲花,可以看到大量的钉状突起,这些突起可以用来抵御灰尘。
德国Ispo公司花费了四年时间来研究此现象,并开发出具有相似性质的涂料。具有微粗糙表面的涂料可以自动去除灰尘和污垢,从而不用洗刷外墙。
喷气式飞机
鸟儿采用V型飞行模式,可以增加70%的飞行距离。科学家研究发现,当鸟群采用熟悉的V形飞行时,第一只鸟儿拍动翅膀时,可以产生上升的气流,并为后面的鸟儿所用,从而可以增加飞行距离达70%。斯坦福大学的一组研究人员认为客运航空飞机采用同样的策略,比单独飞行减少15%的燃油量。