科學家所謂的“生物仿生”意思是靈感源自自然的人工設(shè)計。大自然在進化過程中,已經(jīng)形成特殊的生物鏈,可以讓萬事萬物在其中生存繁衍。下面介紹七種驚人的源自自然的“生物仿生”技術(shù)。
從電子顯微鏡下看,鯊魚皮是由稱為“皮質(zhì)鱗突”的無數(shù)重疊的鱗片組成。這些鱗突在長度方向有凹槽,可以調(diào)整水在其表面的流動。這些凹槽同時可阻止漩渦或者是湍流旋渦的形成。此外,粗糙的外形還可以阻止藻類等微生物在其身上寄生。
科學家已經(jīng)在泳衣設(shè)計中(現(xiàn)在已經(jīng)在重大的比賽中禁用)和船的底部設(shè)計中利用了“皮質(zhì)鱗突”的特點。同時,科學家還利用這種特點開發(fā)出需要阻止細菌生長的醫(yī)療技術(shù)。
維可牢(一種尼龍剌粘搭鏈)是“生物仿生”的典型例子。瑞士工程師喬治·德·梅斯特拉爾(George de Mestral )在1941年發(fā)明了維可牢。芒刺尾部細小的小勾激發(fā)了梅斯特拉爾的靈感。
白蟻巢穴看起來雖然另類,但是非常適合居住。當外界溫度在30℃-100℃范圍變化時,白蟻巢穴內(nèi)溫度處于一個舒適的溫度,為87℃(這個溫度是針對白蟻來說的)。
津巴布韋哈拉雷伊斯特蓋特中心的建筑師米克·皮爾斯(Mick Pearce)研究了白蟻巢穴涼爽的“煙囪”和“隧道”。皮爾斯將白蟻巢穴的建筑理念用于33.3萬平方英尺的伊斯特蓋特中心建筑上,使得建筑比一般的建筑更涼爽,而且比一般的建筑節(jié)能90%。建筑物上巨大的煙囪猶如白蟻巢穴一樣,可以在夜晚吸收涼爽的空氣用以降低樓板的溫度。而在白天,樓板也可以保持涼爽,從而減少了空調(diào)的使用時間。
沙漠甲蟲( Stenocara)是收集水的專家。這種甲蟲由于具有獨特的外殼,可以生活在惡劣和干燥的沙漠環(huán)境中。在它的背部有小而平整的隆起,可以充當冷凝水的收集站。甲蟲的整個背部覆蓋著光滑的蠟狀物,收集的冷凝水可以從背部流入甲蟲的口里。
麻省理工學院的研究人員從甲蟲身上獲得靈感,他們已經(jīng)制作出可以更加有效的從空氣中收集水分的材料。世界上大約有22個國家在從空氣中收集水,因此,這一發(fā)明將在收集水技術(shù)方面產(chǎn)生重大的影響。
生物進化讓鯨魚能夠在數(shù)百英尺處潛水幾個小時。它們能夠獵食肉眼看不到的小型動物來維持其龐大的身材,并通過鰭和尾部來提高其運動能力。
2004年,美國杜克大學、西切斯特大學和美國海軍大學的科學家研究發(fā)現(xiàn),鯨魚鰭表面的隆起可以減少32%的阻力。諸如Whale Power的公司利用這個理念,發(fā)明了風力發(fā)動機渦輪葉片,大大提高了渦輪機的效率。其他公司利用這個理念發(fā)明了風扇、飛機機翼和螺旋槳。
荷花有點像旱地里的鯊魚皮。蓮花的微粗糙表面可以驅(qū)除掉表面的灰塵和污垢,從而保持花瓣干凈漂亮。如果在顯微鏡下觀看蓮花,可以看到大量的釘狀突起,這些突起可以用來抵御灰塵。
德國Ispo公司花費了四年時間來研究此現(xiàn)象,并開發(fā)出具有相似性質(zhì)的涂料。具有微粗糙表面的涂料可以自動去除灰塵和污垢,從而不用洗刷外墻。
鳥兒采用V型飛行模式,可以增加70%的飛行距離??茖W家研究發(fā)現(xiàn),當鳥群采用熟悉的V形飛行時,第一只鳥兒拍動翅膀時,可以產(chǎn)生上升的氣流,并為后面的鳥兒所用,從而可以增加飛行距離達70%。斯坦福大學的一組研究人員認為客運航空飛機采用同樣的策略,比單獨飛行減少15%的燃油量。