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苍蝇的复眼启发了人类,人类利用苍蝇的复眼结构,发明了一种可以在一瞬间拍摄多张高清照片的相机。
然后一些防水产品就来源于“荷叶效应”。荷叶表面有纳米级的细胞,荷叶细胞上有一些疏水性的晶体。这些结构使荷叶具有疏水性。事实上,基于生物结构和功能的发明有很多。
子弹头列车和翠鸟
早在东京奥运会开幕前的年左右,日本就发明了历史上第一辆子弹头列车,是当时最快的列车,时速可达公里。当时欧洲火车最快时速是公里。子弹头列车的成功重新点燃了全世界建造高速列车的热情。但起初,火车发出的巨大噪音远远超过环保标准,导致日本居民大量投诉。当时火车的车头是圆形的子弹。当列车高速进入狭窄的隧道时,车头周围的空气会将列车前方的空气“推开”,形成压力波。列车一出隧道,压力波就会冲击出口外的空气,发出巨大的轰鸣声。这种噪音在离隧道米远的地方都能听到。
日本有个规定,居民区附近的噪音不能超过75分贝。如果动车组的噪音问题解决不了,火车在经过居民区时只能减速,显然很不方便。但是怎么解决呢?一个解决办法是改善隧道,但工程巨大,成本太高。到目前为止,只有一个办法,就是改进车头。
当时设计子弹头列车的工程师也是一名观鸟者。他想到了翠鸟。翠鸟捕鱼时,从阻力低的空中冲入阻力高的水中。它也会经历阻力的急剧变化,但只会溅起少量的水花。秘密是翠鸟有流线型的长而尖的喙。越靠近面部,它的喙越宽,这样水就能顺利回流。
根据翠鸟喙的奇特形状,研究人员重新设计了机车的前部,并于年开始使用。实践证明,改进后的列车速度比原设计提高10%,功耗降低15%,噪声水平达到75dB标准。
鲸鱼的鳍可以“发电”
美国生物学家K.fish在波士顿的一家礼品店看到了座头鲸雕塑。令生物学家惊讶的是,座头鲸的胸鳍雕塑。胸鳍的这部分也是鳍的一种。它是几乎所有鱼类的游泳器官,就像高等脊椎动物的前肢一样。大多数鲸和其他鲸的鳍的前缘是光滑的。这样的设计更符合空气动力学,因为物体表面光滑会产生更少的颗粒摩擦,这样可以更好的通过。
然而,座头鲸的胸鳍却截然不同。它的胸鳍长达5米,相当于自身长度的35%,在运动中会起到至关重要的作用。座头鲸的胸鳍上有一些特殊的突起,叫做结节,不光滑。为什么?
研究人员通过反复实验发现,座头鲸凹凸不平的胸鳍可以有效降低阻力,帮助水分子快速通过。原因是鳍前缘的结节形成了一个低压区,当水或空气流过这个低压区时,会产生许多小旋涡。这个小漩涡不仅可以减少阻力,还可以为座头鲸提供更多的浮力。
受此启发,研究人员发明了风力涡轮机的鲸鱼鳍叶片。现在,虽然风力发电机遍布全球,为人类提供稳定的风能,但仍然存在很多问题。首先,它的生产效率不高,还会造成噪音污染。鸟类也会成为旋转叶片的受害者。新型风力发电机的涡流叶片改造成类似座头鲸胸鳍的凸起结构,不仅能提高气流的流动效率,还能在强气流中更好地保持稳定,减少噪音污染。
蝴蝶启发的电子阅读。
电子阅读器最大程度上改变了我们读书的方式。这些设备具有持久的电力、大存储容量和易携带性。人们不用去图书馆就可以读很多书。然而,时至今日,大多数电子阅读器仍然需要嵌入式液晶灯,屏幕文字颜色单调,在刺眼的阳光下往往无法阅读。
不过,这些问题现在都解决了。高通推出了一款显示器,不仅可以让你在阳光下阅读显示器,还有彩色屏幕,可以完全还原画面的色彩。研究人员受到蝴蝶的启发。
大多数人都知道,蝴蝶的翅膀是彩色的,并不是因为蝴蝶翅膀上有色素细胞,是因为他们翅膀上有“结构颜色”。蝴蝶的翅膀鳞片中隐藏着一组纳米级的“板状结构”。这样的一些“板状结构”会按照一定的间距呈现有序排列,这样的情况下就可以改变光的波长,就会反射很多不同颜色的光。高通公司的显示技术与蝴蝶翅膀上的鳞片结构相同。有两个非常接近的反射膜,中间有一个小的间隙。当光入射时,两片薄膜之间的反射将干扰具有间隙大小的不同波长的光。到最后,被人眼睛看到的只有特定波长的光。例如,两个相距较远的胶片将产生红色,稍近一点的胶片将产生绿色,稍远一点的胶片将产生蓝色,而较近的胶片将产生紫外线,这对人眼来说是黑色的。
因为它可以反射自然光,高通公司的显示屏不仅色彩鲜艳,而且不需要频繁充电。它可以将LCD在整个设备功耗中的比例从50%以上降低到6%左右。
壁虎的脚与胶粘剂
年,在美国3M公司工作的工程师斯宾塞·希弗(SpencerSchiffer)试图开发一种强力粘合剂。最后,他发明了一种粘度很低的粘合剂。这种粘合剂可以反复粘贴而不留下痕迹。接着,另一位3M工程师将粘合剂与便笺结合起来,第一张便笺诞生了。
然而,从那时起,粘合剂技术并没有取得根本性进展。如何将这两件物品长期粘在一起,对人类来说仍然是一个无法解决的谜。然而,壁虎显然对此并不感到头痛。它们能轻易地飞越屋檐和墙壁,即使表面光滑,它们也能牢牢地粘在一起。神秘之处在于,它们的脚底上有数百万根亚纳米级的毛发,纳米级毛发它们可以操纵正负电子和质子它们之间的引力,从而通过分子的“作用力”吸附附在物体表面。因此,壁虎不必抓住物体的表面,只要把脚移开,它就可以消除粘性。
直到今天,科学家们他们利用了“工作原理”发明了一种特殊的粘合剂,这种特殊的粘合剂的分子结构是纳米管组成,在末端呢还有无数的弯曲和缠绕的纤维,其功能类似于壁虎毛。它的附着力甚至超过了壁虎的脚,达到每平方厘米牛顿,是壁虎脚的10倍。它也可以很容易地从对象表面移除,并且可以重复使用。
在以后的未来,估计会有更多的“奇怪”发明,比方说科幻电影小说中的“反重力靴子”,它或许可以让人们像钢铁侠一样飞行。
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