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大自然藝術 有趣的仿生學

作者:habao 來源: 日期:2017-9-17 18:01:48 人氣: 標簽:仿生學相關知識

  我國古代杰出的工匠魯班,在一次上山砍樹時,不小心被一棵小草劃破了手,他好奇地摘下草葉觀察,發現葉子的邊緣有許多鋒利的小齒,于是突發奇想,把鐵片磨上細齒用來割斷木頭,從而發明了常用的伐木工具——鋸。鋸的發明是魯班從帶齒的葉片得到的。

  鴨嘴龍是史前巨型爬行動物,它的牙床上重重疊疊地長了約600顆牙齒,如果的牙齒磨掉了,下面的牙齒會補上去。而且它們的牙齒是雙層的,外層的牙不能用了,內層的牙齒會自動補上去,繼續使用。機械師模仿鴨嘴龍牙齒的排列形狀,設計制成了一種恐龍鉆頭。這種新鉆頭模仿鴨嘴龍的牙齒,裝了兩層,內層的齒嵌在較軟的材料上,當外層的齒磨壞了不能使用時,鉆頭繼續旋轉,就會將這層軟材料磨掉,露出內層的齒,于是鉆頭又可以繼續鉆進了。這種鉆頭減少了調換鉆頭的麻煩,其鉆進速度是一般鉆頭的2倍。真想不到,史前生物鴨嘴龍也能為現代科學技術作出貢獻。

  長頸鹿身高在5m以上,頭部距離心臟有3m,如果沒有高的血壓,頭部大腦就可能得不到充分的血液。據測定,長頸鹿體內的血壓高達46.55kpa(350mmhg),比人的血壓高出2倍,其他動物如果血壓升到這樣的高值,會立即因腦溢血而死亡。長頸鹿為什么不會發生腦溢血呢?原來,長頸鹿的那層緊繃在身上的皮膚能抵抗突然升高的血壓。當它低頭喝水時,緊繃的皮膚會牢牢箍住血管,不會因血壓的突然增加而被脹破?茖W家受到,發明了一種仿照長頸鹿皮膚的飛行服——“抗荷服”。抗荷服上有一套充氣裝置,隨飛機速度的增高,會自動充入一定數量的氣體,壓縮空氣對血管產生一定的壓力,從而使人的血壓保持正常。

  響尾蛇是一種毒性很強的蛇,它有一種能探測周圍中溫度變化的紅外線感受器,長在眼睛與鼻孔之間的頰窩里。由于響尾蛇具備了這種紅外線感受器,在中也能準確無誤地捕獲獵物。美國的海軍武器研究中心,利用這一原理,研制出一種空對空導彈的器件,能夠探測來自目標的紅外輻射,從而緊緊盯住目標不放,直至把目標摧毀。這種導彈被命名為“響尾蛇導彈”。

  變色龍學名叫“避役”,它行動遲緩,面目可憎,渾身灰黑色,布滿了疙瘩,可是它在一晝夜中能變換六七種顏色。原來,變色龍的表皮上有一個變幻無窮的“色彩倉庫”,貯藏著黃、綠、藍、黑等各種色素細胞,一旦周圍的光線、溫度和濕度發生了變化,變色龍就隨之改變體色?茖W家仿照變色龍,制成了一種既能自動改變顏色,又始終與保持一致的軍裝。這種軍裝用一種對光線變化很的化學纖維織成的布料制成,士兵穿上這種軍裝,可以放心地從白色的沙灘上登陸,在森林里軍裝是深綠色,在草地時又變成麻的了。

  的鱷魚在吞食獵物時,總是流著“悲傷”的眼淚,其實它們是在排泄體內多余的鹽分。生活在咸水或海水中的動物,體內都有一種特殊的結構——鹽腺,各種鹽腺的構造基本一樣:中間是一根導管,并向四周輻射出幾千根細管,跟血管交織在一起,把血液中多余的鹽分離析出來,再通過中央的導管排泄到體外。鹽腺是動物天然的“咸水淡化器”?茖W家從鱷魚的流淚中得到,模仿鹽腺的構造原理,研制出一種體積小、重量輕、效率高、價格低的“仿生海水淡化器”,從根本上解決了海水淡化的難題。

  海豚的游泳速度每小時可達一百多千米,輕而易舉地超過現代潛艇的航速,海豚游泳快的秘密在哪里?仿生學家解剖了海豚,發現其皮膚的特殊構造是游得快的主要原因。海豚的皮膚外面的表皮薄而富有彈性,里面的真皮像海綿一樣有許多突起,突起之間充滿了液體。這種皮膚能吸收和消除阻礙前進的水流漩渦,使水流從它表面順利通過,因而游得快。仿生學家模仿海豚的皮膚,用富有彈性的有機材料制成一種多層的潛艇外殼,潛艇穿上這層人造“皮膚”,航行時阻力可減少一半,航速提高了1倍。

  啄木鳥一天可發出約600次的啄木聲,每啄一次的速度可達每秒55km,比空氣中的音速還快1.6倍,而它的頭部搖動的速度更快,約每小時2 080km,比射出的子彈還要快1倍多。此時,它頭部所受到的沖擊力約為所受重力的1000倍,而一輛時速為56km的汽車撞在一堵墻上,受到的沖擊力僅為所受重力的10倍。為什么啄木鳥頭部可以受到那么大的力卻不會得腦震蕩?原來啄木鳥頭部的構造與眾不同,它的腦殼非常堅硬,周圍還有一層海綿狀的骨骼,里面吸附著很多液體,能起消震作用,頭部兩側還有強有力的肌肉系統,也能起到防震作用?茖W家由此得到,設計了一種新型安全帽:外殼堅固,里層松軟,帽子下部有一個領圈,避免因突然而來的旋轉運動所造成的腦損傷。經過實驗,比一般防護帽效果好得多。

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