2022-07-07 12:09:24

模仿自然的10项现代发明

A tokay gecko demo<em></em>nstrates its climbing skill.

人类经常利用自然界中发现的技术来创造我们自己的发明——这一概念被称为仿生学。毕竟,由于数百万年的进化,有时最好的技术就在我们面前。以下是人类模仿植物和动物的10项现代发明。

1. Velcro是一个粘扣带或魔术贴品牌的商标。Velcro®是Velcro BVBA的注册商标

Burdock burrs

牛蒡刺启发了魔术贴。/ Nahhan/iStock via Getty Images

维可牢尼龙搭扣(VELCRO)是20世纪40年代由瑞士工程师乔治·德·梅斯特拉(George de Mestral)发明的,是仿真学最著名的例子之一。在徒步旅行时,德·梅斯特拉注意到牛蒡的钩状刺使种子荚粘在他的狗的皮毛上。他决定探索利用同样的技术制作服装紧固件的潜力。

1955年,德·梅斯特拉为一种“钩环”紧固件申请了专利,并将其命名为VELCRO,这是法语单词velvet()和hook()的合成词。

2. 自洁涂料

Lotus leaves with water dro<em></em>plets

荷叶防水。/ BZH22/iStock来自Getty Images

莲花以其水生之美而闻名,在某些文化中被视为长寿的象征,但你可能不知道它们也是超级疏水植物。莲花叶的表面能够很好地排污性和水性,这种自我清洁的特性在1977年被称为“莲花效应”。

1999年,德国建筑公司Sto发布了一种名为Lotusan的户外涂料。干燥后,油漆的微观结构会模仿荷叶的表面,以击退外部的水分和污垢。

3.伪装

Crab with red dots camouflaged among sea anemone tentacles

找到伪装的螃蟹。/ 4FR/iStock通过Getty Images

从变色龙到北极熊,人类都将伪装作为一种生存策略,作为我们自身的防御机制,尤其是在**和猎人中。

伪装之所以能起作用,是因为它能够隐藏身体的轮廓或轮廓,因为人眼从远处区分颜色图案的能力有限。

4. 太阳能电池板

Close-up of grooved plant leaf

有凹槽的叶子启发了太阳能电池板的设计。/ DariaRen/iStock通过Getty Images

虽然太阳能电池板和植物叶子都能从太阳中获取能量,但普林斯顿大学的一个研究小组通过在太阳能电池中添加褶皱,使太阳能电池板的仿生学更进一步。这些褶皱模仿了树叶上的自然褶皱,引导更多的光线进入细胞。研究人员在2015年声称,这种叶状细胞比那些没有折叠的细胞产生的电量多47%。

5. 胶粘剂攀爬装置

Tokay gecko viewed from below

从下面/ Topaz777/iStock通过Getty Images看到的Tokay壁虎

壁虎的脚趾有一种独特的能力,可以附着在大多数表面,包括光滑的玻璃表面。2014年,斯坦福大学的一个团队将壁虎脚趾上的粘性结构放大,创造了一种壁虎式的攀岩设备。一个人体实验对象可以通过在他的手和脚上涂上黏胶垫来“行走”玻璃墙。

6. 子弹头列车

Diving kingfisher bird

一只潜水的翠鸟/ nikpal/iStock,来自Getty Images

日本的新干线子弹头列车以其空气动力学形状而闻名,它能减少列车以每小时150至200英里的速度进出隧道时发出的声音。这种火车模仿的是翠鸟的长而窄的喙,这种鸟潜入水中捕食,几乎没有水花。这种形状的列车还可以使其行驶速度提高10%,耗电量减少15%左右。

7. 飞机

Flock of Canada geese in a V shape at dusk

鸟儿飞翔的翅膀激发了莱特兄弟发明第一架飞机的灵感。/ sharply_done/iStock通过Getty Images

虽然现代飞机的设计已经进化得远远超过了鸟类的做法,但最初的设计利用了人类通过研究空中的鸟类获得的关于飞行的少量信息。

在设计第一架被称为“飞行者”(Flyer)的有人驾驶飞机时,莱特兄弟模拟了空气流经鸟类翅膀曲线时如何增加升力。鸟类还可以通过“弯曲”翅膀来保持飞行的高度和流线型。奥维尔·莱特(Orville Wright)和威尔伯·莱特(Wilbur Wright)设计了这架飞机,让机翼的一部分来回“弯曲”,以产生同样的效果。

8. 潜水服

A beaver swimming in a still lake

一只在平静的湖中游泳的海狸/ RT-images/iStock, via Getty Images

与鲸鱼不同的是,海狸在潜入寒冷的水中时没有一层层的鲸脂来保暖。相反,它们厚实的皮毛将空气困在每根毛发中,使它们保持温暖和干燥。2016年,麻省理工学院的一个工程师团队试图在一件覆盖着橡胶“毛”的潜水服中模仿这种品质,这种潜水服是专门为冲浪运动员等水上运动运动员设计的。就像海狸一样,运动员会通过宇航服外部的空气来保暖。

9. 自冷结构

A termite mound in Namibia grassland

纳米比亚/布莱塔/iStock的白蚁丘,图片来自Getty Images

白蚁是害虫还是缪斯?这取决于你问的是谁。虽然许多人认为白蚁是不受欢迎的住客,但至少有一位建筑师正从白蚁土堆的自我冷却设计中寻找灵感。

津巴布韦建筑师米克·皮尔斯(Mick Pearce)在高尔夫球场上观察了一个白蚁丘,并注意到它的形状和通风似乎与环境非常匹配。他将白蚁丘的设计融入了津巴布韦的哈拉雷和澳大利亚墨尔本的建筑中。在每个建筑中,靠近地面的冷空气向上引导,而建筑顶部的热空气则通过烟囱排出。

10. 针

A tiny mosquito on a Caucasian person

一只小蚊子 即将攻击/拉尔夫·盖特/iStock通过盖蒂图片

如果你害怕每年注射流感疫苗,你可能会在一种以蚊子解剖结构为灵感的超微型针中得到安慰。昆虫的长鼻可以迅速穿透目标的皮肤,通常目标都不知道它的存在(它们唾液中的一种麻醉物质也有助于减轻叮咬的疼痛)。这种能力是发明微针以减少疼痛的灵感来源。