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第247期  总第6193期  2022年09月12日  星期一
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奇妙的仿生学
来源:本站原创 作者:admin 发布日期:2022-09-08 09:11:10

仿生学是一门既古老又年轻的学科,科学家常常从动植物身上直接学到作用原理或者得到启迪后发明出新的设备、工具。鸟类和蝙蝠是我们熟知的仿生学动物,那么还有哪些动物给人类带来了灵感?

 

航天仿生:意想不到的动物启示


苍蝇VS振动陀螺仪


宇宙中,因为缺少定位标,有时候航天器会偏离航向,走上错误的轨道。科学家注意到苍蝇不用跑道就能直接起飞,他们发现苍蝇的后一对翅膀已退化,并形成了哑铃状的一对小棒,叫作楫翅。楫翅是苍蝇飞行时的天然导航仪,能够通过振动提醒苍蝇纠正偏离的航向,保持身体平衡。科学家利用苍蝇楫翅的导航原理,成功研制出一种音叉式振动陀螺仪,把它安装在高速飞行的火箭、飞机或其他一些航天器上,就可以自动纠正偏转的航向,保持正确的轨道运行。


蝴蝶VS卫星温控系统


人造地球卫星在太空中飞行时,受到太阳光强烈辐射,向阳面温度高达200℃,而背阴面温度却会降到-200℃,这样极端的温度变化容易使卫星上的各种精密仪器、仪表被烧坏或冻裂。科学家从蝴蝶利用鳞片调节体温中得到灵感,为人造地球卫星设计出了一种高效率的调控温度的装置,使人造地球卫星的部分表面也有和蝴蝶一样的“鳞片”,帮助卫星调节自身温度。


长颈鹿VS抗荷服


航天器升空速度非常快,产生的压力让人体根本无法承受。科学家发现长颈鹿通过长长的颈部将血液输送到头部,却不会发生脑溢血,据此研制出了适合航天飞行的抗荷服。在飞船飞行速度增加时,抗荷服可以充入一定量的气体,从而对血管产生一定的压力,这样可以让航天员的血压保持正常。同时,航天员腹部以下的部位要套入抽去空气的密封装置中,这样可以降低航天员腿部的血压,利于身体上部的血液向下输送。

 

建筑仿生:来自大自然的灵感


蛋壳VS体育馆


蛋的外壳虽然很薄,却能耐受相当大的外力。因为蛋壳具有弯曲的表面,壳体在外力作用下,内力是沿着整个表面扩散和分布的,因而壳体单位面积上所受的力就小了许多。据统计,60%以上为举办奥运会而建造的体育馆都采用了蛋壳这种薄壁空间结构。


1980年建成的香港太空馆是一个典型的蛋壳形建筑,23米直径的半球形天象厅酷似鸡蛋的核心部分——蛋黄。鸡蛋壳厚约0.5毫米,一只普通鸡蛋纵向直径按照7厘米计算,两者之比约为1:140,可见人类仿生工程的巨大意义。更有趣的是,国外有人模仿鸡蛋设计了一种特殊的抗震房屋,住在这种房屋里,即使遇到强烈地震,也会安然无恙。


车前子VS向阳屋


车前子原本是一种无足轻重的野草,近年来却受到了建筑师们的青睐,成为珍宝。建筑师仔细观察了车前子叶子的结构,发现它们是按螺旋状排列的,每两片叶子之间的夹角都是137°30′,不仅结构合理,而且每片叶子都能得到充足的阳光。建筑师仿照车前子的奇特结构,建造了螺旋状排列的楼房。这种新型住宅改变了“向南背北”的传统建筑朝向,一年四季,每间房子都阳光灿烂,空气清爽,舒适宜人。


蚁穴VS恒温办公楼


白蚁的巢穴不仅结构精妙复杂,而且就算外面的温度高达40℃或者低至冰点以下,蚁穴内部始终能保持恒温,简直可以和现代化的空调系统媲美。位于津巴布韦哈拉雷的约堡东门购物中心,便是依据白蚁巢穴的结构建造的。该购物中心并没有安装空调,但是它凉爽宜人,所消耗的能量只是同等规模建筑的十分之一。这项仿生科技的应用节能增效,有利于环境保护,也造福了该建筑的租赁者。

 

趣味仿生:盘点生活中的有趣发明


壁虎脚VS黏合剂


壁虎抓地力的来源是脚趾底部的细毛。科学家估计,一只壁虎身上的细毛可以提起113公斤的重量。
研究人员已经开发出壁虎皮,这是一种黏性很强的黏合剂,一张索引卡大小的黏合剂可以承受600斤的重量。有一种壁虎黏合剂甚至可以代替医院里的缝合线和订书钉。


啄木鸟VS安全帽


啄木鸟一天可发出约600次的啄木声,每啄一次头部摇动的速度都很快,受到的冲击力也很大,但却不会得脑震荡。


原来啄木鸟的头部构造与众不同,它的脑壳非常坚硬,周围还有一层海绵状的骨骼,里面吸附着很多液体,具有消震作用,头部两侧还有强有力的肌肉系统,也能防震。


科学家由此得到启示,设计了一种新型安全帽:外壳坚固,里层松软,帽子下部有一个保护领圈,比一般防护帽效果好得多。

 

大自然本身就是最智慧的存在,相信在我们的不断探索和研究中,还会有更多基于仿生学的成果被发明出来,这就需要我们有善于发现的眼睛和善于思考的大脑。如果你也想成为一名发明家,一定要善于观察、勤于探索、付诸实践哦!

 

【E学课堂】

 

动物给人类带来无穷的灵感,扫描二维码,看看这些伟大的发明和哪些动物有关。

 

 

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