仿生学

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鸟类的蛋具有如此大的承受力,是与它特有的蛋形曲 线和科学的结构分不开的.蛋的结构有3层,外层为表皮层, 又称闪光层,中层为海绵层,内层为乳头层,不同的鸟类具 有不同的3层显微结构. 像鸡蛋那样的薄 壳结构是如此的丰 富多彩而变化万干, 有禽蛋,贝壳,蚌,螺, 蜗牛,蟹,鱼子,眼球, 头颅,豆荚,种子,果核 等等,它们以最合理, 最自然,最经济,最有 效,最进步,最优美的 形式竞相媲美,争放 异彩.
Hale Waihona Puke Baidu
蜘蛛与装甲
蜘蛛和装甲 生物学家发现 蜘蛛丝的强度相当于同等体 积的钢丝的5倍。受此启发, 英国剑桥一所技术公司试制 成犹如蜘蛛丝一样的高强度 纤维。用这种纤维做成的复 合材料可以用来做防弹衣、 防弹车、坦克装甲车等结构 材料。
鲸鱼与潜艇
鲸鱼和潜艇的“鲸背效应” 当代核潜艇能长时间潜航于冰海之 下,但若在冰下发射导弹,则必须破冰上浮,这就碰到了力学 上的难题。潜舴专家从鲸鱼每隔10分钟必须破冰呼吸一次中得 到启迪,在潜艇顶部突起的指挥台围壳和上层建筑方面,作了 加强材料力度和外形仿鲸背处理,果然取得了破冰时的“鲸背 效应”。
仿生学
长颈鹿与宇航员失重现象
长颈鹿之所以能将血液通过长长的颈输送到头部, 是由于长颈鹿的血压很高。据测定,长颈鹿的血压比 人的正常血压高出2倍。这样高的血压为什么不会使长 颈鹿患脑溢血而死亡呢?这与长颈鹿身体的结构有关。 首先,长颈鹿血管周围的肌肉非常发达,能压缩血管, 控制血流量;同时长颈鹿腿部及全身的皮肤和筋膜绷 得很紧,利于下肢的血液向上回流。科学家由此受到 启示,在训练宇航员对,设置一种特殊器械,让宇航 员利用这种器械每天锻炼几小时,以防止宇航员血管 周围肌肉退化;在宇宙飞船升空时,科学家根据长颈 鹿利用紧绷的皮肤可控制血管压力的原理,研制了飞 行服——“抗荷服”。抗荷服上安有充气装置,随着飞 船速度的增高,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,使宇航员的血压保持正常。 同时,宇航员腹部以下部位是套入抽去空气的密封装 置中的,这样可以减小宇航员腿部的血压,利于身体 上部的血液向下肢输送。
鱼、海豚、企鹅——流线品质的最佳化 宝马的H2R氢燃料汽 车最高时速达 300.175公里。无庸 置疑,发挥到极至的 空气动力学是实现这 一高速的关键因素。 宝马H2R外型和设计 的灵感来自海豚和企 鹅的低阻身材。圆鼓 的前脸、收起的尾部 ,极小的正锋面,成 就了其0.21的阻力系 数。而球的阻力系数 则是0.50。
总重量/高负重组织结构——以马为鉴的轻质技术 车身结构,就象哺 乳动物的骨骼,支 撑着体内的其他部 分。对于宝马3系, 车身重量约占整车 的20%,而人的骨 骼占人体重的18%。 再以马为例,马的 骨骼与其总体重之 比达到完美的 7~10%,平衡的秘 密就在于马骨骼的 结构和密度。
响尾蛇的视力几乎为零,但其鼻子上的颊窝器官具 有热定位功能,对0.001摄氏度的温差都能感觉出 来,且反应时间不超过0.1秒。即使爬虫、小兽等 在夜间入睡后,凭借它们身体所发出的热能,响尾 蛇就能感知并敏捷地前往捕食。科学家根据响尾蛇 这一奇特功能,研制出现代夜视仪、空对空响尾蛇 导弹,以及仿生红外探测器。
乌龟的龟壳与薄壳建筑
龟壳的背甲呈拱形,跨度大,包括许多力学原理。虽然它只有2 mm的厚度,但使用铁锤敲砸也很难破坏它。建筑学家模仿它 进行了薄壳建筑设计。这类建筑有许多优点:用料少,跨度大, 坚固耐用。薄壳建筑也并非都是拱形,举世闻名的悉尼歌剧院 则像一组泊港的群帆。
蜻蜓与飞机
蜻蜓通过翅膀振动可产生不同于周围大气的局部不 稳定气流,并利用气流产生的涡流来使自己上升。 蜻蜓能在很小的推力下翱翔,不但可向前飞行,还 能向后和左右两侧飞行,其向前飞行速度可达72公 里/小时。此外,蜻蜓的飞行行为简单,仅靠两对翅 膀不停地拍打。科学家据此结构基础研制成功了直 升飞机。飞机在高速飞行时,常会引起剧烈振动, 甚至有时会折断机翼而引起飞机失事。蜻蜓依靠加 重的翅膀在高速飞行时安然无恙,于是人们效仿蜻 蜓在飞机的两翼加上了平衡重锤,解决了因高速飞 行而引起振动这个令人棘手的问题。 为了研究滑翔飞行和碰撞的空气动力学以及其飞行 的效率,一个四叶驱动,用远程水平仪控制的机动 机翼(翅膀)模型被研制,并第一次在风洞内测试 了各项飞行参数。 第二个模型试图安装一个以更快频率飞行的翅膀, 达到每秒18次震动的速度。有特色的是,这个模型 采用了可变可调节前后两对机翼之间相差的装置。 研究的中心和长远目标,是要研究使用“翅膀”驱 动的飞机表现,以及与传统的螺旋推动器驱动的飞 机效率的比较等等。
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