仿生技术让“不能”变得“可能”

2021-07-08 10:50:16 200

仿生技术

从嘤嘤飞舞的昆虫,到咆哮山河的猛兽,从展翅翱翔的飞鸟,到深海游弋的鱼群,自然的多姿多彩,让生命蓬勃张扬,也让整个世界充满了灵气。进化的鬼斧神工,让人类可以从动物们身上学到很多神奇的本领,促进科技进步,改善大众生活。而从动物身上获取灵感的法宝就是“仿生技术”。

什么是“仿生技术”?原来这是一门将生物技术与物理、工程、控制技术等多种学科综合起来的新型学科,通过研究自然界生物体的构造与机能,为工程提供有用的借鉴和研发思路。科学家们可以从植物和动物身上学到很多知识和技能,我们今天主要讲述从动物身上能学到哪些本领,以及这些本领是如何影响和改变我们生活的。

仿生技术让“不能”变得“可能”

从昆虫和鸟类身上学习高超本领

环保节能的生物光源

我们通常用的白炽灯,通过电流对电阻丝加热进而发光,属于热光源,这类光源的转化效率比较低,大部分电能变成热能消耗掉了。在能源匮乏的今天,节能环保是科技发展的战略方向,寻找只发光不发热的光源是科学家们的研究领域之一,此时,小小的昆虫便帮上了大忙。那么何种光源只发光不发热呢?当然是生物光源,也叫“冷光源”,那些漫天打着灯笼的萤火虫就是无声的老师。

科学家们研究发现,萤火虫腹部的发光器具有奇特的结构,分为发光层、透明层和反射层三部分。发光层产光细胞,发光细胞里含有荧光素和荧光酶两种物质,通过与萤火虫体内的水分发生氧化反应而产生荧光,光能的转化率达到。受此启发,科学家们人工合成了荧光素和荧光酶,进而制造出生物灯具,广泛应用在不能利用电源的危险环境中。

让蝴蝶帮助我们为手机省电

我们买一件颜色靓丽的新衣服,穿上没几年就会褪色,那么为何五颜六色的蝴蝶、野鸡、孔雀就能让羽毛保持艳丽如初呢?这是因为,我们穿的衣服是通过化学手段上色的,经过不断地磨损和颜料的氧化反应,衣服便褪色了;而昆虫和鸟类毛发上面具有晶体状微细胞结构,可以将阳光散射成多种颜色的单色光,再投射到我们的眼睛里,看上去就变得色彩斑斓了。由此可知,昆虫和鸟类的羽毛上并没有颜色,它们只是通过散射太阳光把自己变得漂亮起来,是通过物理手段“梳妆打扮”罢了。

科学家们仔细研究了蝴蝶的翅膀结构,发现了这些秘密,进而将这项技术用在了手机上面。的电子通讯商高通公司将手机的显示屏表面做成了蝴蝶翅膀的微观晶体状结构,通过散射太阳光让显示屏“发光”,即使在太阳高照之下,也不影响手机阅读,并且,本来没有颜色的显示屏,竟然变得流光溢彩起来,同时,还比普通手机节电90%以上。如此酷的手机,是不是很想拥有一台?

仿生蚂蚁团队高能高效

我们都知道,蚂蚁不但是世界上勤劳的物种之一,它们还是群居的社会性昆虫。蚂蚁力气很大,可以举起或者搬运比自己身体重50倍的物体,蚂蚁成员之间分工合作,配合默契,工作效率很高。因此,研究和制造仿生蚂蚁,替代人类去做一些很艰难和危险的事情,是科学家们一直努力研究的课题。


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