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仿生科學(xué)啟迪創(chuàng)新思維

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發(fā)表于 2009-8-26 21:04:07 | 只看該作者 |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式

& h  H+ J! q6 ?- l, s# _1、飛檐走壁的手套:飛檐走壁手套的制作,需要采用一種特殊材料,它融合了壁虎腳底部的鋼毛結(jié)構(gòu)和荷葉表面的特性,從而生產(chǎn)出可粘住重物的“怪手套”。 / u/ m. M* Y9 i' z

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+ C3 F" P* R5 I: X# k! ^2、荷葉與自潔涂料:在顯微鏡下,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)原來(lái)荷葉面上有許多非常微小的絨毛和蠟質(zhì)凸起物,雨水落在上面,鋪不開(kāi)、滲不進(jìn),只化作粒粒水珠滾落下來(lái),順道兒帶走了荷葉表面的灰塵,從而使葉面始終一塵不染。靈光一閃,科研人員模仿荷葉的自凈原理,開(kāi)展防污產(chǎn)品的研究。這項(xiàng)技術(shù)將應(yīng)用于生產(chǎn)建筑涂料、服裝面料、廚具面板等需要耐臟的產(chǎn)品。美國(guó)已經(jīng)開(kāi)始研究如何將這種自凈原理用于汽車制造,使駕車族不必再日日洗車。上海也已研制出具有自潔效應(yīng)的納米涂料,其干燥成膜過(guò)程中,涂層表面會(huì)形成類似茶葉的凹凸形貌,構(gòu)筑一層疏水層。這樣一來(lái),灰塵顆粒只好在涂層表面“懸空而立”,并最終在風(fēng)雨沖刷中流走了。
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" V6 h5 O# V  p) u3、“波義耳”試紙:波義耳是17世紀(jì)英國(guó)著名的化學(xué)家、物理學(xué)家。一次試驗(yàn)時(shí),波義耳不小心把鹽酸濺到紫羅蘭花上,頓時(shí),花色由紫色變成了紅色。之后,他饒有興趣地取來(lái)各種酸做試驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn),各種酸類都能使紫羅蘭變成紅色。但是,紫羅蘭并不是一年四季都開(kāi)花的,波義耳想了一個(gè)辦法,他在紫羅蘭開(kāi)花的季節(jié)里收集了大量的紫羅蘭花瓣,將花瓣泡出浸液來(lái)。需要使用的時(shí)候,就往被試的溶液里滴進(jìn)一滴紫羅蘭浸液。這就是他發(fā)明的“試劑”。之后,他又取來(lái)了各種植物進(jìn)行酸堿試驗(yàn)。其中最有趣的是用石蕊泡出的浸液:酸和堿本來(lái)像水一樣,是無(wú)色透明的,可是,如果在石蕊浸液里滴進(jìn)酸性溶液,就顯出紅色;滴進(jìn)堿性溶液就能變成藍(lán)色。后來(lái),他發(fā)明了一個(gè)更簡(jiǎn)便的方法,即用石蕊浸液把紙浸透,再把紙烘干。要用時(shí)只需將一小塊紙片放進(jìn)被檢驗(yàn)的溶液里,根據(jù)紙的顏色變化就能知道這種溶液是呈酸性還是呈堿性的了。波義耳把種石蕊紙叫做“指示劑”,也就是后來(lái)人們所說(shuō)的“酸堿試紙”。 4 g2 |% p, b: J, h

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* V+ Q, r/ M- X6 X# v7 N, o4、水草與不粘鍋:魚缸里有些水草會(huì)長(zhǎng)青苔,有些不會(huì),原來(lái)有些水草具有自潔功能,其表面呈現(xiàn)非光滑形態(tài)。“生物非光滑基礎(chǔ)理論”是國(guó)家重大基礎(chǔ)研究項(xiàng)目,科研人員通過(guò)對(duì)大量生物體表所具有的減粘、自潔功能研究,發(fā)現(xiàn)了生物體表防粘功能的重要原因,即:體表均呈非光滑形態(tài)。這種形態(tài)一方面能減少體表與粘性物質(zhì)接觸面積;另一方面破壞了水膜的連續(xù)性,使體表與粘性物質(zhì)表面間存在空氣膜,從而達(dá)到不粘的效果。吉林大學(xué)曾承擔(dān)“新型綠色仿生不粘鍋”研究開(kāi)發(fā)。該成果是通過(guò)對(duì)自潔植物體表形態(tài)、結(jié)構(gòu)及其不粘行為長(zhǎng)期系統(tǒng)地研究提出來(lái)的仿生新思想,構(gòu)建非光滑復(fù)合界面,從而實(shí)現(xiàn)仿生鍋不粘的性能。近些年來(lái),市面上銷售的基本是“化學(xué)”不粘鍋,諸如美國(guó)聯(lián)邦公司生產(chǎn)的“特富龍”。它的不粘原理是在鍋表面涂上一層化學(xué)物質(zhì)。而“新型綠色仿生不粘鍋”與傳統(tǒng)不粘鍋相比較,具有綠色環(huán)保、耐高溫、耐磨耐用、易清潔等優(yōu)點(diǎn),對(duì)于倡導(dǎo)綠色環(huán)保、健康的生活帶動(dòng)廚房革命和創(chuàng)建節(jié)約型社會(huì)必將起到積極的推動(dòng)作用。 ' r; {. P7 A1 V$ N
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5、仿生農(nóng)藥:物競(jìng)天擇,適者生存。草木面對(duì)病蟲害的侵襲,并非束手就擒的無(wú)能之輩。新生的嫩芽是害蟲的美餐,但有些害蟲一經(jīng)取食即自取滅亡,因?yàn)椴菽局袧摬刂N種“秘密武器”,這被叫做“防衛(wèi)素”;在業(yè)已長(zhǎng)大的枝葉中,大量積存單寧,被叫做“拒食素”;在遭受病蟲攻擊后,樹(shù)木可生產(chǎn)種種抗生素,使病蟲喪失生育和生存能力;有些植物還能分泌“光敏素”,害蟲吃下這種含有光敏感素的枝葉會(huì)變得十分怕光,無(wú)法找到安身?xiàng)⒌膱?chǎng)所。和化學(xué)農(nóng)藥比較,植物分泌的殺蟲物質(zhì)不僅具有高效的殺蟲功能,而且不危及人畜,不損傷害蟲的天敵,不污染環(huán)境。可見(jiàn),模仿植物殺蟲物質(zhì),開(kāi)發(fā)仿生農(nóng)藥,是有無(wú)可估量的效益和前景的。使用化學(xué)合成的方法,模擬植物殺蟲物質(zhì)合成和分泌的基因切割出來(lái),置入能高速增殖的單細(xì)胞生物體內(nèi),大量生產(chǎn)生物殺蟲物質(zhì),提煉仿生農(nóng)藥,供應(yīng)農(nóng)業(yè)需求。
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6、飛蓬草和車輪:飛蓬草屬于菊科,是二年生的草本植物,它的莖直立,可以高達(dá)60厘米。每逢夏季開(kāi)花,花色呈淡紫色,頭狀花序排列,有的像傘房,有的像圓錐。它生長(zhǎng)在山坡、草地、牧場(chǎng)或林帶邊緣,是野外常見(jiàn)的植物。它的莖、葉可以提煉芳香油,在我國(guó)古代許多著名的草藥書中都有記載。飛蓬草的學(xué)名是蓬,并不會(huì)飛,之所以得名飛蓬草,是由于在花枯萎之后,它的根便斷開(kāi),從而遇風(fēng)便在空中飛旋,其形貌仿佛是哪吒的風(fēng)火輪,傳說(shuō),四千多年前,我們聰明的祖先正是受到了飛蓬草的啟發(fā),發(fā)明輪子的。有史為證,“見(jiàn)飛蓬轉(zhuǎn)而知為車”,即見(jiàn)到隨風(fēng)旋轉(zhuǎn)的飛蓬草而發(fā)明輪子,從而做成裝有輪子的車。
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$ \% `9 u. z% K( s4 @4 @! N) P7、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和根系:歲月的年輪定格在1805年,那時(shí)候,還沒(méi)有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑,在當(dāng)時(shí)的法國(guó),有一位園藝師,名叫約瑟夫·莫尼埃,他常常為園藝場(chǎng)中水泥制成的蓄水池和花壇經(jīng)常被撞壞的事情而煩惱,卻又苦于沒(méi)有好辦法來(lái)解決。一日,他推著裝滿花的車,邊推邊失神地想著,不知不覺(jué),竟又撞上了花壇。唉,不僅再次撞壞了花壇,幾盆花也甩出車外,花盆摔得粉碎,郁悶至極的約瑟夫上前去收拾殘花,值得慶幸的是,花的根部完好,泥土被根緊緊地箍著,還保持著花盆的模樣。看到此,約瑟夫茅塞頓開(kāi),既然植物的根系能夠使松軟的泥土變得堅(jiān)固,那么,如果在水泥里面摻上類似于根系的東西,水泥不是可以更堅(jiān)固了嗎?于是,他試著用舊鐵絲仿造植物的根系織成交叉結(jié)構(gòu),再用水泥、石子澆鑄在一起,砌成花壇、水池。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由此誕生了。 6 k- V5 z6 Z6 o- t' F3 {

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9 _/ o' e% M) K  [8、音樂(lè)給種子做磁療:音樂(lè)可以給植物種子做磁療,從而促使其生長(zhǎng)發(fā)育。目前,遼寧省大連市在農(nóng)村開(kāi)始推廣這項(xiàng)物理農(nóng)業(yè)新技術(shù)——聲波助長(zhǎng)技術(shù)。它是通過(guò)對(duì)植物施加特定頻率的諧振波,使植物產(chǎn)生生理共振,從而加快植物體活細(xì)胞內(nèi)生物電流的運(yùn)動(dòng)速度,促進(jìn)植物生長(zhǎng),提高作物產(chǎn)量。據(jù)遼寧省農(nóng)業(yè)部門介紹,推廣物理農(nóng)業(yè)技術(shù),大力發(fā)展物理農(nóng)業(yè),改變目前單純靠施化肥、噴農(nóng)藥的化學(xué)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式,對(duì)農(nóng)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。據(jù)了解,瓜果蔬菜聽(tīng)了聲波助長(zhǎng)儀放出的特定頻率的音樂(lè)后,生長(zhǎng)周期縮短了,產(chǎn)量提高了,口感好了,連病蟲害也少了許多。專業(yè)人員對(duì)大連市長(zhǎng)海縣的6戶實(shí)驗(yàn)戶進(jìn)行了測(cè)算,他們發(fā)現(xiàn),配備了聲波助長(zhǎng)儀的瓜果蔬菜平均增產(chǎn)15%以上。同時(shí),遼寧還在一些地區(qū)推廣了玉米種子磁化器,經(jīng)過(guò)對(duì)比試驗(yàn),經(jīng)過(guò)磁化的玉米畝產(chǎn)量達(dá)到650千克,比未經(jīng)磁化的玉米畝產(chǎn)高出12%以上。 * \/ {5 v& K- z. f

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9、光合作用和仿生化妝品:我們知道一棵喜光的植物放置室內(nèi),綠葉會(huì)慢慢地枯萎,掉落。在室外的綠色植物葉子卻翠綠欲滴。這是為什么呢?原因在于,室內(nèi)植物綠葉的衰落是因?yàn)槿鄙訇?yáng)光和空氣,室外的植物綠葉充分享有陽(yáng)光和空氣,所以油綠飽滿。為什么陽(yáng)光和空氣對(duì)植物的生長(zhǎng)那么重要嗎?奧秘在于,陽(yáng)光照射在綠葉上,綠葉可以通過(guò)光合作用把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變成體內(nèi)的生物能。綠葉不怕干燥,因?yàn)樗梢阅劭諝庵械臐駳獠⒈3炙肿甜B(yǎng)自身,這就是綠葉在陽(yáng)光下的秘密。依據(jù)綠葉光合作用原理及人體膚質(zhì)特點(diǎn),技術(shù)人員研制出一種仿生護(hù)膚產(chǎn)品,使用它后,白天,肌膚不僅不怕陽(yáng)光照射,反而可以把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成有效營(yíng)養(yǎng)成分,促進(jìn)肌膚細(xì)胞再生;夜里,活性聚濕因子可以凝聚空氣中的濕氣,滋潤(rùn)皮膚,使肌膚不會(huì)缺水,水分充足,肌膚就顯得嫩滑,閃動(dòng)著光澤。被稱為第四代化妝品的仿生護(hù)膚品是智能化的產(chǎn)品,具有生物技術(shù)、抗衰老和保鮮包裝三大特點(diǎn),代表了21世紀(jì)化妝品的發(fā)展方向。
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! ~* A8 N7 V# T( |' l" c10、光合作用與綠色能源:綠色植物在光的照射下,能合成有機(jī)物,把光能轉(zhuǎn)變成儲(chǔ)藏于有機(jī)物的化學(xué)能,這就是光合作用。光合作用的產(chǎn)物,是動(dòng)物和人類食物的來(lái)源,而且人們穿的、用的,也直接或間接地依賴光合作用。人工模擬光合作用,一直是科學(xué)家們夢(mèng)寐以求的理想,各國(guó)科學(xué)家正從兩個(gè)方面進(jìn)行人工模擬。一是人工固碳模擬。他們模擬綠葉利用太陽(yáng)光把二氧化碳和水轉(zhuǎn)變成碳水化合物。這種模擬一旦成功,就可以為人類提供人造糧食了。另一個(gè)是光解水制氫模擬,科學(xué)家們用光合反應(yīng)分解水、放出氫的道理,利用陽(yáng)光從水中獲得能源物質(zhì),一旦能利用光合作用獲得氫能源,將改變世界能源結(jié)構(gòu),引發(fā)動(dòng)力工業(yè)的革命。
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 樓主| 發(fā)表于 2009-8-26 21:05:23 | 只看該作者
11、含羞草與小腸內(nèi)視鏡:含羞草在受到刺激后會(huì)在最快時(shí)間內(nèi)“通知”全體葉片和葉柄,這是怎么回事呢?仔細(xì)觀察,就能看到在含羞草的小葉片和葉柄、葉柄和莖相連接的部位有一個(gè)膨大的部分,它就是含羞草對(duì)刺激反應(yīng)最敏感的部位,叫葉枕。葉柄里充滿了水分,并保持很大的壓力,當(dāng)你用手指去碰含羞草的時(shí)候,葉枕下部細(xì)胞里的水分,馬上向上部和兩側(cè)流去,于是葉枕上半部分鼓起來(lái)而下半部分就癟下去了,葉柄就低垂下去。葉柄原來(lái)是淡綠色,當(dāng)含羞下垂時(shí),葉柄顏色立即加深,變成深綠色,這就是因?yàn)樗址稚⒘鏖_(kāi)的原因。受到啟發(fā)的,日本奧林巴斯公司的科研人員研制出了一種可以伸到小腸里的內(nèi)視鏡,在內(nèi)視鏡的筒狀部分使用了一種與含羞草葉片表面結(jié)構(gòu)相似的彈性膜材料,它在腸道液體的壓力下,會(huì)沿著軸向自動(dòng)伸長(zhǎng)或者彎曲,從而使得內(nèi)視鏡的筒狀部分與腸道保持統(tǒng)一形狀,從而減少檢查中腸道的排異感。小腸內(nèi)視鏡除了是一種檢查工具之外,它也是一種治療性工具,對(duì)于小腸正在出血的病患可作為止血工具,對(duì)于小腸息肉則可作為息肉切除工具。
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- I* ]( t/ `8 |  f3 x12、秸桿與夾芯板:秸桿在農(nóng)村又可以喂豬又可以做柴火燒。秸桿的主要成分是粗纖維,粗纖維的外圍基質(zhì)為木質(zhì)素,它起著賦予纖維機(jī)械強(qiáng)度以及保護(hù)纖維素免遭微生物及酶攻擊的作用。根據(jù)這一結(jié)構(gòu),科研人員發(fā)明了夾芯板。秸桿類物質(zhì)外壁是質(zhì)地堅(jiān)韌的木質(zhì)素,它可以有效保護(hù)內(nèi)部質(zhì)地柔軟的粗纖維。那么,這種結(jié)構(gòu)有什么用呢?一些建材公司的工程師開(kāi)始動(dòng)腦筋了,思來(lái)想去,他們根據(jù)秸桿的結(jié)構(gòu)和質(zhì)地的特點(diǎn),發(fā)明了夾芯板。小朋友,你知道夾芯板是什么東西嗎?夾芯板的面層常采用金屬薄板,芯層則選用硬質(zhì)泡沫材料,金屬面層除承受荷載外,還可保護(hù)芯層,使其免受損傷;而芯層除保溫隔熱和隔音外,還可將兩個(gè)面層連接成整體,共同隨外荷載。由于夾芯板具有良好的結(jié)構(gòu)性能,近年來(lái)在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用日趨增長(zhǎng)。夾芯板的面層以金屬材料居多,但也可以采用配筋混凝土作為面層,在一些輕鋼結(jié)構(gòu)住宅中,樓板或墻板為了減輕自重,也采用夾芯板,不過(guò)這種夾芯板以混凝土為外殼,芯材仍舊是泡沫材料。
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7 \2 E$ v% w3 d" I1 e* }5 \9 a+ Q13、凌霄花與微波收集器:在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)高度發(fā)展的形勢(shì)下,微波的應(yīng)用領(lǐng)域,除了人們十分熟悉的微波通信之外,還涉及醫(yī)藥衛(wèi)生、公路建設(shè)、航空航天、環(huán)境保護(hù)、能量傳送,以及人們的生活等各個(gè)方面。微波是一種波長(zhǎng)從1毫米到1米、頻率從300兆赫到300000兆赫的電磁波。它和無(wú)線電波、紅外線、X射線等都是電磁波家族的成員。正是由于微波的波段跨度大,所以,高度靈敏的微波收集器就顯得格式重要。凌霄花形似鐘,又似喇叭,開(kāi)口廣大,尾部狹長(zhǎng),這個(gè)結(jié)構(gòu),可以更充分地吸收大自然的能量。科學(xué)家從中深受啟發(fā),模擬凌霄花的形狀制成了微波收集器。闊口窄尾的微波收集器,靈敏度異常高,可以盡可能搜索到目標(biāo)微波,并把微波承載的能量、信息收集起來(lái),根據(jù)實(shí)際需要,或存儲(chǔ)下來(lái)當(dāng)作綠色能源,或?qū)⑵滢D(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),收看視頻節(jié)目提供科學(xué)研究的樣本等。 1 {3 u5 S1 N" E7 K! `# P' \5 G
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14、茅草與鋸子:2000多年前,魯國(guó)有一個(gè)手藝高超的木匠,名叫魯班,他被后人譽(yù)為木工的祖師爺。一日,君王命令他修建宮殿,并對(duì)其限以時(shí)日,在那個(gè)時(shí)候,鋸子還沒(méi)有出現(xiàn),木匠伐木都用斧子。用斧子伐木,不僅速度慢、費(fèi)力,而且切口不平整。眼看君王規(guī)定的工期越來(lái)越近,魯班真是焦急萬(wàn)分,但又一籌莫展。一天,他帶領(lǐng)眾工匠上山伐木樹(shù),在山林中穿行時(shí),魯班的手指蹭過(guò)幾樓絲茅草后,竟然被劃開(kāi)了嚴(yán)整的口子,頓時(shí)鮮血隱出,他覺(jué)得奇怪,一片柔弱的草葉怎么會(huì)有如此威力呢?經(jīng)過(guò)仔細(xì)觀察,他發(fā)現(xiàn)草葉子的邊緣的形狀,將鐵條依樣打磨,打磨后的細(xì)細(xì)鐵條,果然神奇無(wú)比,伐樹(shù)鋸木飛快異常,隨后,經(jīng)過(guò)不斷地改良,鋸子終于誕生了。 # W6 T+ o$ w' m$ F% J

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15、車前草與建筑:生于田野畦畔、山浦路旁的車前草,是典型的建筑仿生對(duì)象。車前草的葉子自根莖呈放射狀而簇生,葉面呈卵形或橢圓形,排列十分規(guī)則,一般呈螺旋狀排列,夾角為137°30′30″。只有這樣,每片葉子才能得到最多的陽(yáng)光照射,正因?yàn)槿绱耍嚽安莸纳Ψ浅Mⅲ敝衬芰σ埠軓?qiáng)。建筑設(shè)計(jì)師們向車前草借鑒了吸收日光輻射最大化的葉片結(jié)構(gòu)原理,匠心獨(dú)具地建造了一座13層的建筑。整座建筑的最大特點(diǎn)是它不同于一般樓房的南北朝向,它的各個(gè)房間的分布仿造車前草葉面,呈現(xiàn)螺旋狀排列。采用這種恰當(dāng)?shù)慕嵌炔季郑梢允沟妹块g房間都可以得到最為充足的陽(yáng)光,從而使每間房屋在一年四季中都可以得到陽(yáng)光的照射,徹底地解決了一般建筑采光不均勻的問(wèn)題,成為深受人們歡迎的“采光”建筑。
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 樓主| 發(fā)表于 2009-8-26 21:06:27 | 只看該作者
15、車前草與建筑:生于田野畦畔、山浦路旁的車前草,是典型的建筑仿生對(duì)象。車前草的葉子自根莖呈放射狀而簇生,葉面呈卵形或橢圓形,排列十分規(guī)則,一般呈螺旋狀排列,夾角為137°30′30″。只有這樣,每片葉子才能得到最多的陽(yáng)光照射,正因?yàn)槿绱耍嚽安莸纳Ψ浅Mⅲ敝衬芰σ埠軓?qiáng)。建筑設(shè)計(jì)師們向車前草借鑒了吸收日光輻射最大化的葉片結(jié)構(gòu)原理,匠心獨(dú)具地建造了一座13層的建筑。整座建筑的最大特點(diǎn)是它不同于一般樓房的南北朝向,它的各個(gè)房間的分布仿造車前草葉面,呈現(xiàn)螺旋狀排列。采用這種恰當(dāng)?shù)慕嵌炔季郑梢允沟妹块g房間都可以得到最為充足的陽(yáng)光,從而使每間房屋在一年四季中都可以得到陽(yáng)光的照射,徹底地解決了一般建筑采光不均勻的問(wèn)題,成為深受人們歡迎的“采光”建筑。
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16、麥稈與自行車:當(dāng)你每天早晨騎上自行車去上學(xué)的時(shí)候,你是否想過(guò)自行車的車架,為什么設(shè)計(jì)成了空心管子?從德萊斯制成了世界上第一輛自行車以來(lái),人們不斷地對(duì)自行車的樣式、材料進(jìn)行改良,但不管哪種自行車,車架都是用很薄的空心管子做成的。車架是自行車的骨骼,因此要求有足夠的強(qiáng)度。原來(lái),空心管的靈感正來(lái)自于大自然的麥稈,你看,一根細(xì)長(zhǎng)的小麥稈,能夠支持比它重幾倍的麥穗,奧妙就在于它是空心管子,原來(lái),任何一塊材料遇到外力發(fā)生變形的時(shí)候,總是一邊受到擠壓力,另一邊受到拉伸力,而材料中心線附近長(zhǎng)度基本不變,這就是說(shuō),離開(kāi)中心線越遠(yuǎn),材料受力越大,空心管子的材料的強(qiáng)度幾乎都集中在離中心線很遠(yuǎn)的邊壁上,因此,它比一根同樣重的實(shí)心棍子的強(qiáng)度要大得多。
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17、植物與迷彩服:以墨綠色模擬草地叢林色,淺綠色模擬經(jīng)光照的葉子的顏色,褐色則模擬樹(shù)干色,黑色模擬陰影。于是,便產(chǎn)生了利用以上不同色塊構(gòu)成的新型軍服——迷彩服。迷彩服是一種利用顏色色塊使士兵形體融會(huì)于背景色的偽裝性軍服。如今,迷彩已不僅僅是在士兵的軍服和頭盔上使用,各種軍用車輛、大炮、飛機(jī)等軍用器材裝備上也普遍涂上了迷彩色的材料。 3 O, z+ u& T' V7 u" E) F: M
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18、人工酶與化肥:生物體內(nèi)的成千上萬(wàn)種化學(xué)反應(yīng)都是在酶的催化下進(jìn)行的。酶催化反應(yīng)的特點(diǎn)是在常溫、常壓下,在一個(gè)很復(fù)雜的混合體系中專一地、高效地、有條不紊地進(jìn)行。其高效性就是指強(qiáng)大的催化能力。例如,同樣是催化過(guò)氧化氫分解為水和氧氣,過(guò)氧化氫酶的催化效率比一般無(wú)機(jī)催化劑高一千萬(wàn)倍。化學(xué)仿生學(xué)的任務(wù)之一就是仿照天然酶合成出人工酶。通過(guò)從生物體內(nèi)分離出某種酶之后,研究清楚其化學(xué)結(jié)構(gòu)和作用催化劑的催化機(jī)理,在此基礎(chǔ)上設(shè)法人工合成這種酶或其類似物,用以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的酶催化反應(yīng)而制得相應(yīng)的產(chǎn)品。在這方面已取得成果的例子有:人工制得了合成氨基酸的酶,也制得了消化蛋白質(zhì)用的常見(jiàn)的酶等。在這方面,對(duì)固氮酶的研究是一項(xiàng)非常重要的工作。固氮酶是豆科植物根部產(chǎn)生的一種酶,它在常溫常壓下就可以使空氣中的氮?dú)馀c某些含氫物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),變成氨提供給植物作氮肥,因此,模擬固氮酶研究如獲得成功,將是化學(xué)仿生學(xué)上的一個(gè)十分重大的成果。
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- e; |9 s2 f- Z- H! N19、年輪與材料:樹(shù)木的年輪是以髓部為中心,呈圓錐套狀一層層地向內(nèi)增加的。科學(xué)家發(fā)現(xiàn),木材以髓心為中心,形成12-13個(gè)生長(zhǎng)輪,生長(zhǎng)輪的寬度逐漸減小,以后大致一定;而且,從髓心到樹(shù)皮,木纖維的長(zhǎng)度逐漸增大,木材密度也逐漸增加。作為木材年輪基礎(chǔ)的纖維細(xì)胞壁中的纖維分子聚合成束狀,成為微纖絲。微纖絲之間是半纖維素和木素。木材纖維細(xì)胞壁的這種精細(xì)結(jié)構(gòu)和整體的年輪狀結(jié)構(gòu),使得木材具有優(yōu)異的力學(xué)性能。目前的大多數(shù)合成材料是利用模具通過(guò)加壓加工而成的,這種材料容易在不同材料的連接處或者在層間發(fā)生應(yīng)力集中。而生物材料的層狀結(jié)構(gòu)是生理系統(tǒng)在溫和的條件下無(wú)粘結(jié)的緩慢而漸進(jìn)形成的。模擬這種連接,可以避免層間的應(yīng)力集中。科學(xué)家們正在研究開(kāi)發(fā)仿年輪結(jié)構(gòu)的殼聚糖棒材。這種材質(zhì)具有同心筒狀層疊結(jié)構(gòu),具有較高的力學(xué)強(qiáng)度,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于松質(zhì)骨的彎曲強(qiáng)度要求,接近皮質(zhì)骨的彎曲強(qiáng)度要求,一經(jīng)使用,有望作為骨折處的固定材料。
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20、人工合成植物激素:高等植物的生長(zhǎng)發(fā)育是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程,一方面需要一定的外界條件的配合,另一方面還直接受體內(nèi)激素的控制。盡管植物激素種類繁多,但是它們有共同的性質(zhì):都是植物身體自己合成出來(lái)的,只要很微小的濃度,就能夠?qū)χ参锏纳L(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生很大的影響。各種植物激素被陸續(xù)發(fā)現(xiàn)以后,科學(xué)家們就自然想到了人工合成植物激素,用來(lái)控制植物的生長(zhǎng)。于是,有很多人工合成的植物激素應(yīng)運(yùn)而生。科學(xué)家們把這些人工合成的化學(xué)物質(zhì)叫做植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)。到現(xiàn)在,人工合成的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)已經(jīng)有100多種。由于這些生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)的應(yīng)用,使農(nóng)業(yè)有了新的發(fā)展。其中最為人熟知的就是矮壯素,它能使植物矮化、基桿變粗、葉片變密、根系深扎。同時(shí)還具有延緩種子萌發(fā)和改變植物開(kāi)花期的本領(lǐng)。正是因?yàn)橛辛怂诼《竟?jié)里,人們才可以吃上溫室里美味多汁的新鮮西紅柿
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 樓主| 發(fā)表于 2009-8-26 21:08:32 | 只看該作者
21、人造食品與氣味仿生:全世界每年消耗的糧食總計(jì)達(dá)12億噸,足以在赤道上用糧食鋪就一條17米寬、1.8米厚的環(huán)形公路。隨著人口的日益激增,每年,這條糧食的公路都要增長(zhǎng)1000千米。俗話說(shuō),民以食為天,解決全世界人口的吃飯問(wèn)題,顯得十分必要,如今,科學(xué)家們已經(jīng)將研究的視野伸到了人造食品領(lǐng)域。人造食品,首先要解決的是氣味和口味的問(wèn)題。氣味化學(xué)是食品工業(yè)重要的仿生領(lǐng)域。要模擬天然水果、蔬菜、肉類的氣味。首先得對(duì)天然物進(jìn)行完整的分析研究。科研人員先把天然食物的氣味收集起來(lái),再用相關(guān)儀器進(jìn)行分析,得出試驗(yàn)報(bào)告。但因?yàn)閮x器的靈敏度遠(yuǎn)不如人,所以,下一步還需要人鼻子把關(guān)。得出了天然物的氣味成分,食品調(diào)配師就能采用人工化合物,調(diào)配出足以亂真的氣味,采用相似的原理,科學(xué)家們同樣可以模擬成食品的口味。解決了氣味口味模擬問(wèn)題,再把各種人體必備的營(yíng)養(yǎng)成分加以科學(xué)搭配,便可以制成色香味俱佳的人造食品了,我國(guó)傳統(tǒng)飲食中的素雞、素火腿等素菜葷味,正是借鑒這一科學(xué)原理制成。
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/ p% D4 A% v7 q& Z; ]" R3 C( o+ w22、杉樹(shù)和電視塔:云杉耐陰、耐旱、耐寒,生命力極為頑強(qiáng)。它生長(zhǎng)于高寒濕潤(rùn)之巔,樹(shù)勢(shì)剛直不阿,呈現(xiàn)出一派傲霜斗雪之氣勢(shì)。云杉之所以可以適應(yīng)山上長(zhǎng)年累月的狂風(fēng)襲擊,達(dá)到數(shù)百余年的樹(shù)齡,與云杉樹(shù)干的整體構(gòu)造是分不開(kāi)的。其樹(shù)干底部直徑顯著增大,形成一個(gè)圓錐形,此外,根系極為發(fā)達(dá),人們模仿云杉對(duì)大風(fēng)的適應(yīng)性特點(diǎn),把建造在山頂上的電視塔設(shè)計(jì)成類似圓錐體,就能抵抗住大風(fēng)襲擊。即使是風(fēng)速達(dá)80米/秒的惡劣天氣,電視塔仍能夠巋然不動(dòng)。
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/ @& j+ f% ~0 q  S* b23、西瓜瓤與高吸水樹(shù)脂:仿西瓜瓤的高吸水樹(shù)脂,又稱為超高吸水聚合物,或超級(jí)吸水劑,是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)的一種新型材料,高吸水樹(shù)脂與傳統(tǒng)的吸水性材料不同,它是一種含有強(qiáng)親水性基團(tuán)、并有一定交聯(lián)度的高分子材料,它不溶于水,也不溶于有機(jī)溶劑,但與水接觸后能在很短時(shí)間內(nèi)溶脹,可吸收自身重量的幾百至幾千位的水分,吸水速度可在數(shù)秒內(nèi)生成凝膠,并且保水性強(qiáng),即使在受熱、加壓條件下也不易失水,對(duì)光、熱、酸堿的穩(wěn)定性好,具有良好的生物降解性能。保水能力又強(qiáng),并可反復(fù)使用。高吸水樹(shù)脂應(yīng)用領(lǐng)域甚廣,在農(nóng)業(yè)部門里,用高吸水樹(shù)脂制成的蓄水材料已在沙漠干旱地區(qū)的農(nóng)林業(yè)中得到應(yīng)用;在醫(yī)藥部門,可制作紙尿布、紙巾等;在石油化工行業(yè),可以用于油水分離,進(jìn)而回收廢油;在輕工行業(yè),可制作保鮮材料,例如做成保鮮袋,既能吸收食物中有害物質(zhì),又能調(diào)節(jié)環(huán)境溫度從而起到對(duì)蔬菜、水果的保鮮效果;另外還可用于奶制品生產(chǎn)中提高固體含量。總之,高吸水樹(shù)脂作為一種高分子材料,已經(jīng)顯示出它的巨大作用,并充分顯示出廣闊的發(fā)展前景。 2 g7 J& H1 x2 F- W

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24、羽茅草與橋梁:有些植物的葉子很薄、很大、很長(zhǎng),但能挺拔地伸展在空中。這是為什么呢?如果仔細(xì)觀察可以發(fā)現(xiàn),這些植物葉子的邊緣常是卷曲的,甚至卷成筒形,諸如羽茅草等禾本科植物的葉子。這種形狀,可以增加葉片的強(qiáng)度和穩(wěn)定性,使葉片能夠挺拔生長(zhǎng)。根據(jù)這種原理,建筑師們發(fā)明了筒形葉橋,這種結(jié)構(gòu)的橋梁,既堅(jiān)固實(shí)用又節(jié)省原材料。其中,最為成功的范例,當(dāng)數(shù)橫跨博斯普魯斯海峽、溝通歐亞大陸的筒形大橋。博斯普魯斯海峽連接黑海和地中海,其扼歐亞兩洲咽喉要道的地理位置,決定了在此架設(shè)大橋的必要性。又由于海峽全長(zhǎng)僅30千米,最窄處小于1千米,因此架設(shè)州際大橋成為可能,為了兼顧大橋性能的安全穩(wěn)固以及耗材的經(jīng)濟(jì)實(shí)惠,設(shè)計(jì)師采用了筒形構(gòu)造。如今,可謂“一橋飛架南北,天塹變通途”,它業(yè)已成為一座溝通東西方的新型海上“絲綢之路”了。
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25、王蓮與建筑:王蓮原產(chǎn)于南美洲亞馬遜河流域,它的直徑可達(dá)1.8米-2米。這種葉子的背面有粗大的葉脈構(gòu)成骨架,其間以鐮刀形小葉脈橫隔相連,葉子里的氣室使得葉子穩(wěn)定地浮在水面,具有很強(qiáng)的支撐力。王蓮葉子的結(jié)構(gòu)原理已經(jīng)應(yīng)用于城市建筑。工程師們參照王蓮葉子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)建成的體育館大廳屋頂,既具有足夠的牢固性,又免除了許多梁柱,使觀眾可以很方便地觀看比賽。這不禁令人想起1851年英國(guó)世博會(huì)“水晶宮”設(shè)計(jì)師約瑟芬•帕克斯頓的話語(yǔ):“惟有自然才是真正的工程師”。當(dāng)年,這位園藝師正是模仿植物王蓮葉脈的結(jié)構(gòu),創(chuàng)意設(shè)計(jì)了一座以鋼鐵和玻璃為建材的“水晶宮”,“水晶宮”是一座頂棚跨度很大的展覽大廳。整座建筑既輕巧、雄偉又經(jīng)濟(jì)耐用,它不僅成就了那屆世博會(huì),而且構(gòu)建了近現(xiàn)代功能主義建筑的雛形。
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 樓主| 發(fā)表于 2009-8-27 21:35:30 | 只看該作者
大家用心研讀,會(huì)使你在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)茅塞頓開(kāi)!
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發(fā)表于 2009-8-27 23:27:00 | 只看該作者
仿生學(xué)的確是一種不錯(cuò)的科學(xué)!
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發(fā)表于 2009-8-28 08:07:57 | 只看該作者
有意思的好資料。
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發(fā)表于 2009-8-28 20:20:00 | 只看該作者
有趣,很有啟發(fā)性
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發(fā)表于 2009-8-28 20:26:02 | 只看該作者
原來(lái)一切設(shè)計(jì)皆源自大自然
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發(fā)表于 2009-8-28 23:31:11 | 只看該作者
值得思考,靈感的源泉

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