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苍蝇的复眼曾经启发过人类,人类利用苍蝇复眼的结构发明了一种可以在一瞬间拍摄多张高清照片的相机。
那么防水的一些产品则来自“荷叶效应”。荷叶的表面有纳米级别的细胞,荷叶的细胞上也有一些疏水的晶体,这些结构使荷叶具有疏水性。事实上,有许多基于生物结构和功能的发明。
子弹头列车与翠鸟早在年前后,东京奥运会开幕前,日本发明了历史上第一列子弹头火车,这是当时速度最快的列车,时速公里。当时欧洲火车的最快速度是每小时公里。子弹头火车的成功,重新燃起了世界各地建设高速列车的热情。然而,一开始,列车发出的巨大噪音远远超过了环境标准,导致日本居民大量投诉。当时,火车的前部是一颗圆形的子弹。当列车高速进入狭窄的隧道时,列车前部周围的空气将“推动”列车前部的空气,形成压力波。火车一离开隧道,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可以听到。
日本有个规定,居民区附近的噪音不得超过75分贝。如果动车组的噪音问题无法解决,列车只能在通过居民区时减速,这显然非常不方便。但是,如何解决呢?一个解决方案是改善隧道,但项目庞大,成本太高。现在为止只有一个方法那就是:改进前端的车头。
当时,设计子弹头列车的工程师也是鸟类观察者。他想到了翠鸟。当翠鸟捕鱼时,它会从阻力较小的空气中冲入阻力较大的水中。它也会经历阻力的急剧变化,但只会溅起少量的水。秘密在于翠鸟有一个流线型的长而尖的喙。它离脸越近,喙越宽,这样水就可以顺利回流。
根据翠鸟鸟喙的奇特形状,科研人员重新设计了火车头前面部分,并在年开始使用。实践证明,改进后的列车速度比原设计提高10%,电耗降低15%,噪声级达到75dB标准。
鲸鱼的鳍能“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。胸鳍这个部位也是鳍的一种。它几乎是所有鱼类的游泳器官,这就好比是高等脊椎动物的前肢。大多数鲸鱼和其他鲸类的鳍的前缘是光滑的。这样的设计更符合空气动力学,因为光滑的物体表面,产生的颗粒摩擦才越小,才能更好的通过。
然而,座头鲸的胸鳍却大不相同。它的胸鳍长达5米,这就相当于自身长度的35%,在移动中会起着至关重要的作用。座头鲸的胸鳍上有一些特殊的突起,称为结节,并不平滑。为什么?
通过反复试验,研究人员发现座头鲸不均匀的胸鳍可以有效地减少阻力,帮助水分子快速通过。原因是翅片前缘的结节形成了一个低压区域,当水或空气流经该低压区域时,会产生许多小漩涡。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,研究人员发明了用于风力涡轮机的鲸鱼鳍叶片。现在,尽管风力涡轮机遍布世界各地,为人类提供稳定的风能,但仍存在许多问题。首先,它的生产效率不高,还会造成噪音污染。鸟类也将成为旋转叶片的受害者。新型风电机组的涡流叶片被改造成驼背鲸胸鳍那样的凸形结构,不仅可以提高气流的流动效率,还可以更好地在强气流中保持稳定性,减少噪声污染。
蝴蝶启发了电子阅读电子阅读器这种产物最大限度的改变了我们的看书方式。这些设备具有持久功率、大存储容量和易于携带。人们不用去图书馆就能阅读大量的书。然而,到目前为止,大多数电子阅读器仍然需要嵌入式lcd灯,屏幕文本的颜色是单调的,在耀眼的阳光下阅读往往是不可能的。
然而,这些问题现在已经解决了。高通公司推出了一款显示器,它不仅允许您在阳光下阅读显示器,而且还具有彩色屏幕,可以完全恢复图片的颜色。研究人员的灵感来自蝴蝶。
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。