奇聞趣事——油漆的發明竟然來源於荷花?原來我們身邊有這麼多仿生學產品!

仿生學是連接生物與技術的橋樑。富有創造力的人們從大自然汲取靈感,發明出新的設備和工具,給我們的生活帶來了極大的便利。有哪些仿生學應用案例呢?跟小譯一起來看看吧~

仿生學從自然界和自然系統中汲取靈感。經過數百萬年的實踐,大自然已經摸索出一些行之有效的方法。在自然界中,根本不存在廢物一說——任何一種動植物留下的東西都是另一物種的食物。效率低下的情況在自然界不會持續太久,人類工程師和設計師還經常在自然界中尋找現代問題的解決方案。以下六個仿生學實例,必能讓你大吃一驚。

海狸 = 潛水服

海狸身上有一層厚厚的海獸脂,可以在潛水和游泳時保暖。同時,海狸還有另一個保暖妙招。這種水生哺乳動物的皮毛非常濃密,可以將溫暖的空氣夾在其間,不僅能夠保持溫暖,還能維持乾燥。

麻省理工學院的工程師們認為,海狸的這種能力可以讓衝浪運動員受益,於是他們創造了一種堅韌的仿皮毛材料,據說可以用於製造潛水服等“仿生設計材料”。

麻省理工學院機械工程系副院長、機械工程學教授Anette Peko Hosoi說:“我們對沖浪用的潛水服特別感興趣,衝浪運動員經常穿著潛水服在空氣和水之間不停穿梭。我們可以控制皮毛的長度、間隔和排列,為特定的潛水速度設計相匹配的紋理,使潛水服的干燥區域最大化。”

白蟻巢穴 = 辦公樓

白蟻巢穴雖然看上去比較怪異,但相當宜居。巢穴外面的溫度在一天內可能發生劇烈波動,最低溫可至30 多華氏度(約-1.1 攝氏度),最高溫可達100 多華氏度(約37.8 攝氏度),巢穴內部溫度卻能夠穩定在對白蟻來說體感舒適的87 華氏度(約30.6 攝氏度)。

Mick Pearce是來自津巴布韋哈拉雷東門中心(Eastgate Centre)的一名建築師,致力於研究白蟻巢穴的降溫甬道和隧道。他把研究經驗應用到了面積達 33 萬平方英尺(約 30937 平方米)的東門中心上。與傳統建築相比,該建築的冷熱能耗降低了 90% 。建築有一些巨大的降溫甬道,在晚上可以自然地吸收冷空氣來降低樓板的溫度,就像白蟻窩一樣。白天時,樓板可以一直保持涼爽,因此大大減少了對空調的需求。

毛刺 = 魔術貼

魔術貼是眾所周知的仿生學案例。你小時候可能穿過有魔術貼的鞋子,等你退休了說不定還會穿上這種鞋子。

1941 年,瑞士工程師George de Mestral發明了魔術貼。在給他的狗去除毛刺後,他決定研究毛刺是如何形成的。他在毛刺末端發現了小鉤子,這啟發他創造瞭如今無處不在的魔術貼(魔術貼一面是細小柔軟的纖維,即圓毛,另一面則是較硬帶鉤的刺毛)。試想一下:如果沒有毛刺,這個世界就不會有魔術貼跳躍運動(Velcro jumping)了——即全身穿著圓毛服飾的人往佈置有刺毛的牆上跳、盡可能粘在牆面高處的運動。

鯨魚 = 渦輪

鯨魚在海洋中生存了很長時間,進化使其成為一種極為高效的生命形式。鯨魚可以潛入水下數百英尺並在那裡停留數小時。它們靠捕食肉眼看不到的小動物來維持自己龐大的體型,用效率極高的鰭和尾巴來行進。

2004 年,來自杜克大學、西切斯特大學和美國海軍學院的科學家們發現,鯨鰭前緣的突起大大提高了鯨魚的活動效率,不僅減少了32% 的阻力,還增加了8% 的升力。多家公司正試圖將這個發現應用到風力渦輪機葉片、冷卻風扇、飛機機翼和螺旋槳上。

荷花 = 油漆

荷花有點像陸地上的鯊魚皮,它略微粗糙的表面天然能抵擋灰塵和污垢,因此荷花花瓣總是十分乾淨。如果你曾經在顯微鏡下觀察過荷葉,你會看到一大片小小的指甲狀突起,這些突起可以抵擋塵粒。水流過荷葉時,荷葉表面的污垢會被帶走,只留下一片乾淨健康的葉子。

德國Ispo公司花了四年時間研究這一現象,並開發出了一種具有類似性能的油漆。略微粗糙的油漆表面可以驅走灰塵和污垢,減少清洗房屋外牆的次數。

蟲子 = 集水器

名為Stenocara的甲蟲是集水高手。這種黑色的小甲蟲生活在惡劣、乾燥的沙漠環境中,由於擁有獨特的外殼,它得以在沙漠中存活。 Stenocara的背部覆蓋著小而光滑的凸起,這些凸起可以收集冷凝過的水和霧。整個甲殼覆蓋著一層光滑的、類似聚四氟乙烯的蠟,還形成了管道,這樣,晨霧中的冷凝水就可以流入甲蟲的嘴裡。原理如此簡單,也如此令人讚嘆。

牛津大學的Andrew Parker從Stenocara的外殼中得到靈感,首次提出了這個概念。麻省理工學院的研究人員基於這一概念,製作了一種比現有設計更有效地從空氣中收集水的材料。全球目前大約有 22 個國家用網來收集空氣中的水,因此這種高效的集水方式可能產生深遠的影響。