經過35億年的進化,許多動植物在適應環境的過程中,“智計百出”。
從用粘性“剛毛”對抗地球重力,到利用奇妙的“恆溫系統”保持涼爽和維持良好生存狀態等,大自然的“奇思妙想”令人驚歎!
那麼,科學家和發明家又是如何從大自然的精妙設計中獲得靈感和啟發,創造了許多仿生學奇蹟的呢?
植物毛刺與維可牢搭扣(尼龍搭扣)
"經過35億年的進化,許多動植物在適應環境的過程中,“智計百出”。
從用粘性“剛毛”對抗地球重力,到利用奇妙的“恆溫系統”保持涼爽和維持良好生存狀態等,大自然的“奇思妙想”令人驚歎!
那麼,科學家和發明家又是如何從大自然的精妙設計中獲得靈感和啟發,創造了許多仿生學奇蹟的呢?
植物毛刺與維可牢搭扣(尼龍搭扣)
牛蒡用帶小鉤的毛刺將植物種子散佈到更遠的地方
"經過35億年的進化,許多動植物在適應環境的過程中,“智計百出”。
從用粘性“剛毛”對抗地球重力,到利用奇妙的“恆溫系統”保持涼爽和維持良好生存狀態等,大自然的“奇思妙想”令人驚歎!
那麼,科學家和發明家又是如何從大自然的精妙設計中獲得靈感和啟發,創造了許多仿生學奇蹟的呢?
植物毛刺與維可牢搭扣(尼龍搭扣)
牛蒡用帶小鉤的毛刺將植物種子散佈到更遠的地方
維可牢尼龍搭扣的特寫鏡頭,展示了它與牛蒡毛刺鉤子結構上的相似之處
1941年,瑞士電氣工程師喬治•梅斯特拉(George de Mestral)去阿爾卑斯山打獵,回去後注意到自己的衣服和狗的皮毛上都掛滿了牛蒡植物的毛刺,這是植物生存的一種依附機制,通過過往生物將牛蒡種子播撒到更遠的地方去。
梅斯特拉將其中一個毛刺放在顯微鏡下,發現了一些簡單的鉤子結構,可以讓毛刺附著在他的襪子上和狗毛上,受這種毛刺結構的啟發,梅斯特拉發明了有名的維可牢搭扣(velcro),並於1955年申請了專利。
壁虎“剛毛”與仿生機器人
"經過35億年的進化,許多動植物在適應環境的過程中,“智計百出”。
從用粘性“剛毛”對抗地球重力,到利用奇妙的“恆溫系統”保持涼爽和維持良好生存狀態等,大自然的“奇思妙想”令人驚歎!
那麼,科學家和發明家又是如何從大自然的精妙設計中獲得靈感和啟發,創造了許多仿生學奇蹟的呢?
植物毛刺與維可牢搭扣(尼龍搭扣)
牛蒡用帶小鉤的毛刺將植物種子散佈到更遠的地方
維可牢尼龍搭扣的特寫鏡頭,展示了它與牛蒡毛刺鉤子結構上的相似之處
1941年,瑞士電氣工程師喬治•梅斯特拉(George de Mestral)去阿爾卑斯山打獵,回去後注意到自己的衣服和狗的皮毛上都掛滿了牛蒡植物的毛刺,這是植物生存的一種依附機制,通過過往生物將牛蒡種子播撒到更遠的地方去。
梅斯特拉將其中一個毛刺放在顯微鏡下,發現了一些簡單的鉤子結構,可以讓毛刺附著在他的襪子上和狗毛上,受這種毛刺結構的啟發,梅斯特拉發明了有名的維可牢搭扣(velcro),並於1955年申請了專利。
壁虎“剛毛”與仿生機器人
壁虎腳趾上的神奇“剛毛”激發的靈感導致產生了一系列克服地球引力在垂直表面駐留的新技術發明
"經過35億年的進化,許多動植物在適應環境的過程中,“智計百出”。
從用粘性“剛毛”對抗地球重力,到利用奇妙的“恆溫系統”保持涼爽和維持良好生存狀態等,大自然的“奇思妙想”令人驚歎!
那麼,科學家和發明家又是如何從大自然的精妙設計中獲得靈感和啟發,創造了許多仿生學奇蹟的呢?
植物毛刺與維可牢搭扣(尼龍搭扣)
牛蒡用帶小鉤的毛刺將植物種子散佈到更遠的地方
維可牢尼龍搭扣的特寫鏡頭,展示了它與牛蒡毛刺鉤子結構上的相似之處
1941年,瑞士電氣工程師喬治•梅斯特拉(George de Mestral)去阿爾卑斯山打獵,回去後注意到自己的衣服和狗的皮毛上都掛滿了牛蒡植物的毛刺,這是植物生存的一種依附機制,通過過往生物將牛蒡種子播撒到更遠的地方去。
梅斯特拉將其中一個毛刺放在顯微鏡下,發現了一些簡單的鉤子結構,可以讓毛刺附著在他的襪子上和狗毛上,受這種毛刺結構的啟發,梅斯特拉發明了有名的維可牢搭扣(velcro),並於1955年申請了專利。
壁虎“剛毛”與仿生機器人
壁虎腳趾上的神奇“剛毛”激發的靈感導致產生了一系列克服地球引力在垂直表面駐留的新技術發明
受壁虎啟發的LEMUR仿生機器人像壁虎一樣緊緊依附在物體表面
壁虎能夠克服重力在垂直平面上抓牢物體的祕密是它腳趾上一排細小的毫毛,叫做剛毛。
這種毫毛擁有的粘附力是微觀尺度上起作用的分子間作用力,又稱範德瓦爾斯力(van der Waals force),是存在於中性分子或原子之間的一種弱鹼性的電性吸引力,這種粘附力讓壁虎可依附在任何表面。
其最大優點是不需要粘合劑,就可產生可逆的強有力的抓力。
近年來,工程師們成功地從硅樹脂中複製出類似的“剛毛”,由此產生了多種多樣的新技術產品,包括可以讓人類攀爬在透明玻璃牆上的小發明,讓機器人能夠拉動比自身重量重數百倍物體的器械,以及方便宇航員用於空間修復的鉗子等。
鯨魚鰭與改進型風力渦輪機
"經過35億年的進化,許多動植物在適應環境的過程中,“智計百出”。
從用粘性“剛毛”對抗地球重力,到利用奇妙的“恆溫系統”保持涼爽和維持良好生存狀態等,大自然的“奇思妙想”令人驚歎!
那麼,科學家和發明家又是如何從大自然的精妙設計中獲得靈感和啟發,創造了許多仿生學奇蹟的呢?
植物毛刺與維可牢搭扣(尼龍搭扣)
牛蒡用帶小鉤的毛刺將植物種子散佈到更遠的地方
維可牢尼龍搭扣的特寫鏡頭,展示了它與牛蒡毛刺鉤子結構上的相似之處
1941年,瑞士電氣工程師喬治•梅斯特拉(George de Mestral)去阿爾卑斯山打獵,回去後注意到自己的衣服和狗的皮毛上都掛滿了牛蒡植物的毛刺,這是植物生存的一種依附機制,通過過往生物將牛蒡種子播撒到更遠的地方去。
梅斯特拉將其中一個毛刺放在顯微鏡下,發現了一些簡單的鉤子結構,可以讓毛刺附著在他的襪子上和狗毛上,受這種毛刺結構的啟發,梅斯特拉發明了有名的維可牢搭扣(velcro),並於1955年申請了專利。
壁虎“剛毛”與仿生機器人
壁虎腳趾上的神奇“剛毛”激發的靈感導致產生了一系列克服地球引力在垂直表面駐留的新技術發明
受壁虎啟發的LEMUR仿生機器人像壁虎一樣緊緊依附在物體表面
壁虎能夠克服重力在垂直平面上抓牢物體的祕密是它腳趾上一排細小的毫毛,叫做剛毛。
這種毫毛擁有的粘附力是微觀尺度上起作用的分子間作用力,又稱範德瓦爾斯力(van der Waals force),是存在於中性分子或原子之間的一種弱鹼性的電性吸引力,這種粘附力讓壁虎可依附在任何表面。
其最大優點是不需要粘合劑,就可產生可逆的強有力的抓力。
近年來,工程師們成功地從硅樹脂中複製出類似的“剛毛”,由此產生了多種多樣的新技術產品,包括可以讓人類攀爬在透明玻璃牆上的小發明,讓機器人能夠拉動比自身重量重數百倍物體的器械,以及方便宇航員用於空間修復的鉗子等。
鯨魚鰭與改進型風力渦輪機
座頭鯨鰭上的凸起讓它們在水中擁有驚人的靈活性,激發的靈感提高了風力渦輪機的效率
"經過35億年的進化,許多動植物在適應環境的過程中,“智計百出”。
從用粘性“剛毛”對抗地球重力,到利用奇妙的“恆溫系統”保持涼爽和維持良好生存狀態等,大自然的“奇思妙想”令人驚歎!
那麼,科學家和發明家又是如何從大自然的精妙設計中獲得靈感和啟發,創造了許多仿生學奇蹟的呢?
植物毛刺與維可牢搭扣(尼龍搭扣)
牛蒡用帶小鉤的毛刺將植物種子散佈到更遠的地方
維可牢尼龍搭扣的特寫鏡頭,展示了它與牛蒡毛刺鉤子結構上的相似之處
1941年,瑞士電氣工程師喬治•梅斯特拉(George de Mestral)去阿爾卑斯山打獵,回去後注意到自己的衣服和狗的皮毛上都掛滿了牛蒡植物的毛刺,這是植物生存的一種依附機制,通過過往生物將牛蒡種子播撒到更遠的地方去。
梅斯特拉將其中一個毛刺放在顯微鏡下,發現了一些簡單的鉤子結構,可以讓毛刺附著在他的襪子上和狗毛上,受這種毛刺結構的啟發,梅斯特拉發明了有名的維可牢搭扣(velcro),並於1955年申請了專利。
壁虎“剛毛”與仿生機器人
壁虎腳趾上的神奇“剛毛”激發的靈感導致產生了一系列克服地球引力在垂直表面駐留的新技術發明
受壁虎啟發的LEMUR仿生機器人像壁虎一樣緊緊依附在物體表面
壁虎能夠克服重力在垂直平面上抓牢物體的祕密是它腳趾上一排細小的毫毛,叫做剛毛。
這種毫毛擁有的粘附力是微觀尺度上起作用的分子間作用力,又稱範德瓦爾斯力(van der Waals force),是存在於中性分子或原子之間的一種弱鹼性的電性吸引力,這種粘附力讓壁虎可依附在任何表面。
其最大優點是不需要粘合劑,就可產生可逆的強有力的抓力。
近年來,工程師們成功地從硅樹脂中複製出類似的“剛毛”,由此產生了多種多樣的新技術產品,包括可以讓人類攀爬在透明玻璃牆上的小發明,讓機器人能夠拉動比自身重量重數百倍物體的器械,以及方便宇航員用於空間修復的鉗子等。
鯨魚鰭與改進型風力渦輪機
座頭鯨鰭上的凸起讓它們在水中擁有驚人的靈活性,激發的靈感提高了風力渦輪機的效率
風力渦輪機葉片不平整邊緣的設計,是在鯨魚鰭凸起啟發下進行的仿生學改進
在波士頓的一家禮品店裡,生物學家弗蘭克•菲什(Frank Fish)注意到座頭鯨雕像鰭上的凸起有些不同尋常,他認為一定是藝術家弄錯了,因為這些凸起在鰭的前部,而不是後部。
但事實上,藝術家並沒有弄錯,鰭上這一排結節狀凸起可幫助鰭在水中靈活地破浪穿行,這也解釋了座頭鯨在水中有著驚人速度的原因。
通過這一啟發,菲什在渦輪葉片上增加了幾排凸起,減少了阻力和噪音,提高了風力渦輪機的效率。
鯊魚皮膚小鱗片與帆船減阻塗層
"經過35億年的進化,許多動植物在適應環境的過程中,“智計百出”。
從用粘性“剛毛”對抗地球重力,到利用奇妙的“恆溫系統”保持涼爽和維持良好生存狀態等,大自然的“奇思妙想”令人驚歎!
那麼,科學家和發明家又是如何從大自然的精妙設計中獲得靈感和啟發,創造了許多仿生學奇蹟的呢?
植物毛刺與維可牢搭扣(尼龍搭扣)
牛蒡用帶小鉤的毛刺將植物種子散佈到更遠的地方
維可牢尼龍搭扣的特寫鏡頭,展示了它與牛蒡毛刺鉤子結構上的相似之處
1941年,瑞士電氣工程師喬治•梅斯特拉(George de Mestral)去阿爾卑斯山打獵,回去後注意到自己的衣服和狗的皮毛上都掛滿了牛蒡植物的毛刺,這是植物生存的一種依附機制,通過過往生物將牛蒡種子播撒到更遠的地方去。
梅斯特拉將其中一個毛刺放在顯微鏡下,發現了一些簡單的鉤子結構,可以讓毛刺附著在他的襪子上和狗毛上,受這種毛刺結構的啟發,梅斯特拉發明了有名的維可牢搭扣(velcro),並於1955年申請了專利。
壁虎“剛毛”與仿生機器人
壁虎腳趾上的神奇“剛毛”激發的靈感導致產生了一系列克服地球引力在垂直表面駐留的新技術發明
受壁虎啟發的LEMUR仿生機器人像壁虎一樣緊緊依附在物體表面
壁虎能夠克服重力在垂直平面上抓牢物體的祕密是它腳趾上一排細小的毫毛,叫做剛毛。
這種毫毛擁有的粘附力是微觀尺度上起作用的分子間作用力,又稱範德瓦爾斯力(van der Waals force),是存在於中性分子或原子之間的一種弱鹼性的電性吸引力,這種粘附力讓壁虎可依附在任何表面。
其最大優點是不需要粘合劑,就可產生可逆的強有力的抓力。
近年來,工程師們成功地從硅樹脂中複製出類似的“剛毛”,由此產生了多種多樣的新技術產品,包括可以讓人類攀爬在透明玻璃牆上的小發明,讓機器人能夠拉動比自身重量重數百倍物體的器械,以及方便宇航員用於空間修復的鉗子等。
鯨魚鰭與改進型風力渦輪機
座頭鯨鰭上的凸起讓它們在水中擁有驚人的靈活性,激發的靈感提高了風力渦輪機的效率
風力渦輪機葉片不平整邊緣的設計,是在鯨魚鰭凸起啟發下進行的仿生學改進
在波士頓的一家禮品店裡,生物學家弗蘭克•菲什(Frank Fish)注意到座頭鯨雕像鰭上的凸起有些不同尋常,他認為一定是藝術家弄錯了,因為這些凸起在鰭的前部,而不是後部。
但事實上,藝術家並沒有弄錯,鰭上這一排結節狀凸起可幫助鰭在水中靈活地破浪穿行,這也解釋了座頭鯨在水中有著驚人速度的原因。
通過這一啟發,菲什在渦輪葉片上增加了幾排凸起,減少了阻力和噪音,提高了風力渦輪機的效率。
鯊魚皮膚小鱗片與帆船減阻塗層
鯊魚身上覆蓋著的一層鱗片,可以減少阻力,並使它們在水中的運動更靈活
"經過35億年的進化,許多動植物在適應環境的過程中,“智計百出”。
從用粘性“剛毛”對抗地球重力,到利用奇妙的“恆溫系統”保持涼爽和維持良好生存狀態等,大自然的“奇思妙想”令人驚歎!
那麼,科學家和發明家又是如何從大自然的精妙設計中獲得靈感和啟發,創造了許多仿生學奇蹟的呢?
植物毛刺與維可牢搭扣(尼龍搭扣)
牛蒡用帶小鉤的毛刺將植物種子散佈到更遠的地方
維可牢尼龍搭扣的特寫鏡頭,展示了它與牛蒡毛刺鉤子結構上的相似之處
1941年,瑞士電氣工程師喬治•梅斯特拉(George de Mestral)去阿爾卑斯山打獵,回去後注意到自己的衣服和狗的皮毛上都掛滿了牛蒡植物的毛刺,這是植物生存的一種依附機制,通過過往生物將牛蒡種子播撒到更遠的地方去。
梅斯特拉將其中一個毛刺放在顯微鏡下,發現了一些簡單的鉤子結構,可以讓毛刺附著在他的襪子上和狗毛上,受這種毛刺結構的啟發,梅斯特拉發明了有名的維可牢搭扣(velcro),並於1955年申請了專利。
壁虎“剛毛”與仿生機器人
壁虎腳趾上的神奇“剛毛”激發的靈感導致產生了一系列克服地球引力在垂直表面駐留的新技術發明
受壁虎啟發的LEMUR仿生機器人像壁虎一樣緊緊依附在物體表面
壁虎能夠克服重力在垂直平面上抓牢物體的祕密是它腳趾上一排細小的毫毛,叫做剛毛。
這種毫毛擁有的粘附力是微觀尺度上起作用的分子間作用力,又稱範德瓦爾斯力(van der Waals force),是存在於中性分子或原子之間的一種弱鹼性的電性吸引力,這種粘附力讓壁虎可依附在任何表面。
其最大優點是不需要粘合劑,就可產生可逆的強有力的抓力。
近年來,工程師們成功地從硅樹脂中複製出類似的“剛毛”,由此產生了多種多樣的新技術產品,包括可以讓人類攀爬在透明玻璃牆上的小發明,讓機器人能夠拉動比自身重量重數百倍物體的器械,以及方便宇航員用於空間修復的鉗子等。
鯨魚鰭與改進型風力渦輪機
座頭鯨鰭上的凸起讓它們在水中擁有驚人的靈活性,激發的靈感提高了風力渦輪機的效率
風力渦輪機葉片不平整邊緣的設計,是在鯨魚鰭凸起啟發下進行的仿生學改進
在波士頓的一家禮品店裡,生物學家弗蘭克•菲什(Frank Fish)注意到座頭鯨雕像鰭上的凸起有些不同尋常,他認為一定是藝術家弄錯了,因為這些凸起在鰭的前部,而不是後部。
但事實上,藝術家並沒有弄錯,鰭上這一排結節狀凸起可幫助鰭在水中靈活地破浪穿行,這也解釋了座頭鯨在水中有著驚人速度的原因。
通過這一啟發,菲什在渦輪葉片上增加了幾排凸起,減少了阻力和噪音,提高了風力渦輪機的效率。
鯊魚皮膚小鱗片與帆船減阻塗層
鯊魚身上覆蓋著的一層鱗片,可以減少阻力,並使它們在水中的運動更靈活
參賽帆船外殼的仿鯊魚鱗片塗層,讓星條旗隊在2002年的帆船杯挑戰賽中佔盡優勢
受鯊魚皮膚上微小鱗片的啟發,美國宇航局的科學家開發了一種船隻減阻塗層。
這項技術幫助星條旗隊贏得了1987年美洲盃帆船賽的冠軍。這種塗層非常成功,但競爭對手認為這是一種不公平的優勢,導致這種技術被禁,後來才恢復使用。
翠鳥與子彈頭列車
"經過35億年的進化,許多動植物在適應環境的過程中,“智計百出”。
從用粘性“剛毛”對抗地球重力,到利用奇妙的“恆溫系統”保持涼爽和維持良好生存狀態等,大自然的“奇思妙想”令人驚歎!
那麼,科學家和發明家又是如何從大自然的精妙設計中獲得靈感和啟發,創造了許多仿生學奇蹟的呢?
植物毛刺與維可牢搭扣(尼龍搭扣)
牛蒡用帶小鉤的毛刺將植物種子散佈到更遠的地方
維可牢尼龍搭扣的特寫鏡頭,展示了它與牛蒡毛刺鉤子結構上的相似之處
1941年,瑞士電氣工程師喬治•梅斯特拉(George de Mestral)去阿爾卑斯山打獵,回去後注意到自己的衣服和狗的皮毛上都掛滿了牛蒡植物的毛刺,這是植物生存的一種依附機制,通過過往生物將牛蒡種子播撒到更遠的地方去。
梅斯特拉將其中一個毛刺放在顯微鏡下,發現了一些簡單的鉤子結構,可以讓毛刺附著在他的襪子上和狗毛上,受這種毛刺結構的啟發,梅斯特拉發明了有名的維可牢搭扣(velcro),並於1955年申請了專利。
壁虎“剛毛”與仿生機器人
壁虎腳趾上的神奇“剛毛”激發的靈感導致產生了一系列克服地球引力在垂直表面駐留的新技術發明
受壁虎啟發的LEMUR仿生機器人像壁虎一樣緊緊依附在物體表面
壁虎能夠克服重力在垂直平面上抓牢物體的祕密是它腳趾上一排細小的毫毛,叫做剛毛。
這種毫毛擁有的粘附力是微觀尺度上起作用的分子間作用力,又稱範德瓦爾斯力(van der Waals force),是存在於中性分子或原子之間的一種弱鹼性的電性吸引力,這種粘附力讓壁虎可依附在任何表面。
其最大優點是不需要粘合劑,就可產生可逆的強有力的抓力。
近年來,工程師們成功地從硅樹脂中複製出類似的“剛毛”,由此產生了多種多樣的新技術產品,包括可以讓人類攀爬在透明玻璃牆上的小發明,讓機器人能夠拉動比自身重量重數百倍物體的器械,以及方便宇航員用於空間修復的鉗子等。
鯨魚鰭與改進型風力渦輪機
座頭鯨鰭上的凸起讓它們在水中擁有驚人的靈活性,激發的靈感提高了風力渦輪機的效率
風力渦輪機葉片不平整邊緣的設計,是在鯨魚鰭凸起啟發下進行的仿生學改進
在波士頓的一家禮品店裡,生物學家弗蘭克•菲什(Frank Fish)注意到座頭鯨雕像鰭上的凸起有些不同尋常,他認為一定是藝術家弄錯了,因為這些凸起在鰭的前部,而不是後部。
但事實上,藝術家並沒有弄錯,鰭上這一排結節狀凸起可幫助鰭在水中靈活地破浪穿行,這也解釋了座頭鯨在水中有著驚人速度的原因。
通過這一啟發,菲什在渦輪葉片上增加了幾排凸起,減少了阻力和噪音,提高了風力渦輪機的效率。
鯊魚皮膚小鱗片與帆船減阻塗層
鯊魚身上覆蓋著的一層鱗片,可以減少阻力,並使它們在水中的運動更靈活
參賽帆船外殼的仿鯊魚鱗片塗層,讓星條旗隊在2002年的帆船杯挑戰賽中佔盡優勢
受鯊魚皮膚上微小鱗片的啟發,美國宇航局的科學家開發了一種船隻減阻塗層。
這項技術幫助星條旗隊贏得了1987年美洲盃帆船賽的冠軍。這種塗層非常成功,但競爭對手認為這是一種不公平的優勢,導致這種技術被禁,後來才恢復使用。
翠鳥與子彈頭列車
翠鳥扎入水中,幾乎不發出一點濺水聲
"經過35億年的進化,許多動植物在適應環境的過程中,“智計百出”。
從用粘性“剛毛”對抗地球重力,到利用奇妙的“恆溫系統”保持涼爽和維持良好生存狀態等,大自然的“奇思妙想”令人驚歎!
那麼,科學家和發明家又是如何從大自然的精妙設計中獲得靈感和啟發,創造了許多仿生學奇蹟的呢?
植物毛刺與維可牢搭扣(尼龍搭扣)
牛蒡用帶小鉤的毛刺將植物種子散佈到更遠的地方
維可牢尼龍搭扣的特寫鏡頭,展示了它與牛蒡毛刺鉤子結構上的相似之處
1941年,瑞士電氣工程師喬治•梅斯特拉(George de Mestral)去阿爾卑斯山打獵,回去後注意到自己的衣服和狗的皮毛上都掛滿了牛蒡植物的毛刺,這是植物生存的一種依附機制,通過過往生物將牛蒡種子播撒到更遠的地方去。
梅斯特拉將其中一個毛刺放在顯微鏡下,發現了一些簡單的鉤子結構,可以讓毛刺附著在他的襪子上和狗毛上,受這種毛刺結構的啟發,梅斯特拉發明了有名的維可牢搭扣(velcro),並於1955年申請了專利。
壁虎“剛毛”與仿生機器人
壁虎腳趾上的神奇“剛毛”激發的靈感導致產生了一系列克服地球引力在垂直表面駐留的新技術發明
受壁虎啟發的LEMUR仿生機器人像壁虎一樣緊緊依附在物體表面
壁虎能夠克服重力在垂直平面上抓牢物體的祕密是它腳趾上一排細小的毫毛,叫做剛毛。
這種毫毛擁有的粘附力是微觀尺度上起作用的分子間作用力,又稱範德瓦爾斯力(van der Waals force),是存在於中性分子或原子之間的一種弱鹼性的電性吸引力,這種粘附力讓壁虎可依附在任何表面。
其最大優點是不需要粘合劑,就可產生可逆的強有力的抓力。
近年來,工程師們成功地從硅樹脂中複製出類似的“剛毛”,由此產生了多種多樣的新技術產品,包括可以讓人類攀爬在透明玻璃牆上的小發明,讓機器人能夠拉動比自身重量重數百倍物體的器械,以及方便宇航員用於空間修復的鉗子等。
鯨魚鰭與改進型風力渦輪機
座頭鯨鰭上的凸起讓它們在水中擁有驚人的靈活性,激發的靈感提高了風力渦輪機的效率
風力渦輪機葉片不平整邊緣的設計,是在鯨魚鰭凸起啟發下進行的仿生學改進
在波士頓的一家禮品店裡,生物學家弗蘭克•菲什(Frank Fish)注意到座頭鯨雕像鰭上的凸起有些不同尋常,他認為一定是藝術家弄錯了,因為這些凸起在鰭的前部,而不是後部。
但事實上,藝術家並沒有弄錯,鰭上這一排結節狀凸起可幫助鰭在水中靈活地破浪穿行,這也解釋了座頭鯨在水中有著驚人速度的原因。
通過這一啟發,菲什在渦輪葉片上增加了幾排凸起,減少了阻力和噪音,提高了風力渦輪機的效率。
鯊魚皮膚小鱗片與帆船減阻塗層
鯊魚身上覆蓋著的一層鱗片,可以減少阻力,並使它們在水中的運動更靈活
參賽帆船外殼的仿鯊魚鱗片塗層,讓星條旗隊在2002年的帆船杯挑戰賽中佔盡優勢
受鯊魚皮膚上微小鱗片的啟發,美國宇航局的科學家開發了一種船隻減阻塗層。
這項技術幫助星條旗隊贏得了1987年美洲盃帆船賽的冠軍。這種塗層非常成功,但競爭對手認為這是一種不公平的優勢,導致這種技術被禁,後來才恢復使用。
翠鳥與子彈頭列車
翠鳥扎入水中,幾乎不發出一點濺水聲
日本中部新幹線子彈頭列車抵達東京站。列車前部造型與翠鳥相似
高速列車從隧道中駛出時會產生巨大的雷爆聲,這是由於車頭前積聚的氣壓造成的,也稱為“活塞效應”。
20世紀90年代,日本工程師中津英治注意到,翠鳥幾乎可以不發出一點濺水聲就能躍入水中。
這為中津英治帶來了靈感,他為新幹線子彈頭列車設計了仿翠鳥嘴的原型。不僅降低了列車的噪音,而且更符合空氣動力學原理,能耗更低,速度更快。
白蟻丘與現代建築冷卻系統
"經過35億年的進化,許多動植物在適應環境的過程中,“智計百出”。
從用粘性“剛毛”對抗地球重力,到利用奇妙的“恆溫系統”保持涼爽和維持良好生存狀態等,大自然的“奇思妙想”令人驚歎!
那麼,科學家和發明家又是如何從大自然的精妙設計中獲得靈感和啟發,創造了許多仿生學奇蹟的呢?
植物毛刺與維可牢搭扣(尼龍搭扣)
牛蒡用帶小鉤的毛刺將植物種子散佈到更遠的地方
維可牢尼龍搭扣的特寫鏡頭,展示了它與牛蒡毛刺鉤子結構上的相似之處
1941年,瑞士電氣工程師喬治•梅斯特拉(George de Mestral)去阿爾卑斯山打獵,回去後注意到自己的衣服和狗的皮毛上都掛滿了牛蒡植物的毛刺,這是植物生存的一種依附機制,通過過往生物將牛蒡種子播撒到更遠的地方去。
梅斯特拉將其中一個毛刺放在顯微鏡下,發現了一些簡單的鉤子結構,可以讓毛刺附著在他的襪子上和狗毛上,受這種毛刺結構的啟發,梅斯特拉發明了有名的維可牢搭扣(velcro),並於1955年申請了專利。
壁虎“剛毛”與仿生機器人
壁虎腳趾上的神奇“剛毛”激發的靈感導致產生了一系列克服地球引力在垂直表面駐留的新技術發明
受壁虎啟發的LEMUR仿生機器人像壁虎一樣緊緊依附在物體表面
壁虎能夠克服重力在垂直平面上抓牢物體的祕密是它腳趾上一排細小的毫毛,叫做剛毛。
這種毫毛擁有的粘附力是微觀尺度上起作用的分子間作用力,又稱範德瓦爾斯力(van der Waals force),是存在於中性分子或原子之間的一種弱鹼性的電性吸引力,這種粘附力讓壁虎可依附在任何表面。
其最大優點是不需要粘合劑,就可產生可逆的強有力的抓力。
近年來,工程師們成功地從硅樹脂中複製出類似的“剛毛”,由此產生了多種多樣的新技術產品,包括可以讓人類攀爬在透明玻璃牆上的小發明,讓機器人能夠拉動比自身重量重數百倍物體的器械,以及方便宇航員用於空間修復的鉗子等。
鯨魚鰭與改進型風力渦輪機
座頭鯨鰭上的凸起讓它們在水中擁有驚人的靈活性,激發的靈感提高了風力渦輪機的效率
風力渦輪機葉片不平整邊緣的設計,是在鯨魚鰭凸起啟發下進行的仿生學改進
在波士頓的一家禮品店裡,生物學家弗蘭克•菲什(Frank Fish)注意到座頭鯨雕像鰭上的凸起有些不同尋常,他認為一定是藝術家弄錯了,因為這些凸起在鰭的前部,而不是後部。
但事實上,藝術家並沒有弄錯,鰭上這一排結節狀凸起可幫助鰭在水中靈活地破浪穿行,這也解釋了座頭鯨在水中有著驚人速度的原因。
通過這一啟發,菲什在渦輪葉片上增加了幾排凸起,減少了阻力和噪音,提高了風力渦輪機的效率。
鯊魚皮膚小鱗片與帆船減阻塗層
鯊魚身上覆蓋著的一層鱗片,可以減少阻力,並使它們在水中的運動更靈活
參賽帆船外殼的仿鯊魚鱗片塗層,讓星條旗隊在2002年的帆船杯挑戰賽中佔盡優勢
受鯊魚皮膚上微小鱗片的啟發,美國宇航局的科學家開發了一種船隻減阻塗層。
這項技術幫助星條旗隊贏得了1987年美洲盃帆船賽的冠軍。這種塗層非常成功,但競爭對手認為這是一種不公平的優勢,導致這種技術被禁,後來才恢復使用。
翠鳥與子彈頭列車
翠鳥扎入水中,幾乎不發出一點濺水聲
日本中部新幹線子彈頭列車抵達東京站。列車前部造型與翠鳥相似
高速列車從隧道中駛出時會產生巨大的雷爆聲,這是由於車頭前積聚的氣壓造成的,也稱為“活塞效應”。
20世紀90年代,日本工程師中津英治注意到,翠鳥幾乎可以不發出一點濺水聲就能躍入水中。
這為中津英治帶來了靈感,他為新幹線子彈頭列車設計了仿翠鳥嘴的原型。不僅降低了列車的噪音,而且更符合空氣動力學原理,能耗更低,速度更快。
白蟻丘與現代建築冷卻系統
肯尼亞馬賽馬拉野生動物保護區裡的一個白蟻丘的“恆溫系統”正在吸收傍晚陽光的熱量
"經過35億年的進化,許多動植物在適應環境的過程中,“智計百出”。
從用粘性“剛毛”對抗地球重力,到利用奇妙的“恆溫系統”保持涼爽和維持良好生存狀態等,大自然的“奇思妙想”令人驚歎!
那麼,科學家和發明家又是如何從大自然的精妙設計中獲得靈感和啟發,創造了許多仿生學奇蹟的呢?
植物毛刺與維可牢搭扣(尼龍搭扣)
牛蒡用帶小鉤的毛刺將植物種子散佈到更遠的地方
維可牢尼龍搭扣的特寫鏡頭,展示了它與牛蒡毛刺鉤子結構上的相似之處
1941年,瑞士電氣工程師喬治•梅斯特拉(George de Mestral)去阿爾卑斯山打獵,回去後注意到自己的衣服和狗的皮毛上都掛滿了牛蒡植物的毛刺,這是植物生存的一種依附機制,通過過往生物將牛蒡種子播撒到更遠的地方去。
梅斯特拉將其中一個毛刺放在顯微鏡下,發現了一些簡單的鉤子結構,可以讓毛刺附著在他的襪子上和狗毛上,受這種毛刺結構的啟發,梅斯特拉發明了有名的維可牢搭扣(velcro),並於1955年申請了專利。
壁虎“剛毛”與仿生機器人
壁虎腳趾上的神奇“剛毛”激發的靈感導致產生了一系列克服地球引力在垂直表面駐留的新技術發明
受壁虎啟發的LEMUR仿生機器人像壁虎一樣緊緊依附在物體表面
壁虎能夠克服重力在垂直平面上抓牢物體的祕密是它腳趾上一排細小的毫毛,叫做剛毛。
這種毫毛擁有的粘附力是微觀尺度上起作用的分子間作用力,又稱範德瓦爾斯力(van der Waals force),是存在於中性分子或原子之間的一種弱鹼性的電性吸引力,這種粘附力讓壁虎可依附在任何表面。
其最大優點是不需要粘合劑,就可產生可逆的強有力的抓力。
近年來,工程師們成功地從硅樹脂中複製出類似的“剛毛”,由此產生了多種多樣的新技術產品,包括可以讓人類攀爬在透明玻璃牆上的小發明,讓機器人能夠拉動比自身重量重數百倍物體的器械,以及方便宇航員用於空間修復的鉗子等。
鯨魚鰭與改進型風力渦輪機
座頭鯨鰭上的凸起讓它們在水中擁有驚人的靈活性,激發的靈感提高了風力渦輪機的效率
風力渦輪機葉片不平整邊緣的設計,是在鯨魚鰭凸起啟發下進行的仿生學改進
在波士頓的一家禮品店裡,生物學家弗蘭克•菲什(Frank Fish)注意到座頭鯨雕像鰭上的凸起有些不同尋常,他認為一定是藝術家弄錯了,因為這些凸起在鰭的前部,而不是後部。
但事實上,藝術家並沒有弄錯,鰭上這一排結節狀凸起可幫助鰭在水中靈活地破浪穿行,這也解釋了座頭鯨在水中有著驚人速度的原因。
通過這一啟發,菲什在渦輪葉片上增加了幾排凸起,減少了阻力和噪音,提高了風力渦輪機的效率。
鯊魚皮膚小鱗片與帆船減阻塗層
鯊魚身上覆蓋著的一層鱗片,可以減少阻力,並使它們在水中的運動更靈活
參賽帆船外殼的仿鯊魚鱗片塗層,讓星條旗隊在2002年的帆船杯挑戰賽中佔盡優勢
受鯊魚皮膚上微小鱗片的啟發,美國宇航局的科學家開發了一種船隻減阻塗層。
這項技術幫助星條旗隊贏得了1987年美洲盃帆船賽的冠軍。這種塗層非常成功,但競爭對手認為這是一種不公平的優勢,導致這種技術被禁,後來才恢復使用。
翠鳥與子彈頭列車
翠鳥扎入水中,幾乎不發出一點濺水聲
日本中部新幹線子彈頭列車抵達東京站。列車前部造型與翠鳥相似
高速列車從隧道中駛出時會產生巨大的雷爆聲,這是由於車頭前積聚的氣壓造成的,也稱為“活塞效應”。
20世紀90年代,日本工程師中津英治注意到,翠鳥幾乎可以不發出一點濺水聲就能躍入水中。
這為中津英治帶來了靈感,他為新幹線子彈頭列車設計了仿翠鳥嘴的原型。不僅降低了列車的噪音,而且更符合空氣動力學原理,能耗更低,速度更快。
白蟻丘與現代建築冷卻系統
肯尼亞馬賽馬拉野生動物保護區裡的一個白蟻丘的“恆溫系統”正在吸收傍晚陽光的熱量
哈拉雷東門辦公樓中心精心設計的煙囪冷卻系統,其靈感來自於白蟻丘
非洲白蟻進化出了一些精巧的設計,它們的蟻丘可以保持一個幾乎恆定溫度的環境(你要知道,環境溫度白天可達到40°C,晚上卻不到2°C)。
白蟻如何做到恆溫的?原來它們的蟻丘有一個自然恆溫系統,由蟻丘頂部和兩側的一系列通風口組成。
建築師米克•皮爾斯(Mick Pearce)在設計津巴布韋首都哈拉雷的東門辦公樓中心時,採用了白蟻的策略,暖空氣通過建築物頂部的煙囪排出,同時從地下吸入冷空氣。
蜂群思維與提高電網效率
"經過35億年的進化,許多動植物在適應環境的過程中,“智計百出”。
從用粘性“剛毛”對抗地球重力,到利用奇妙的“恆溫系統”保持涼爽和維持良好生存狀態等,大自然的“奇思妙想”令人驚歎!
那麼,科學家和發明家又是如何從大自然的精妙設計中獲得靈感和啟發,創造了許多仿生學奇蹟的呢?
植物毛刺與維可牢搭扣(尼龍搭扣)
牛蒡用帶小鉤的毛刺將植物種子散佈到更遠的地方
維可牢尼龍搭扣的特寫鏡頭,展示了它與牛蒡毛刺鉤子結構上的相似之處
1941年,瑞士電氣工程師喬治•梅斯特拉(George de Mestral)去阿爾卑斯山打獵,回去後注意到自己的衣服和狗的皮毛上都掛滿了牛蒡植物的毛刺,這是植物生存的一種依附機制,通過過往生物將牛蒡種子播撒到更遠的地方去。
梅斯特拉將其中一個毛刺放在顯微鏡下,發現了一些簡單的鉤子結構,可以讓毛刺附著在他的襪子上和狗毛上,受這種毛刺結構的啟發,梅斯特拉發明了有名的維可牢搭扣(velcro),並於1955年申請了專利。
壁虎“剛毛”與仿生機器人
壁虎腳趾上的神奇“剛毛”激發的靈感導致產生了一系列克服地球引力在垂直表面駐留的新技術發明
受壁虎啟發的LEMUR仿生機器人像壁虎一樣緊緊依附在物體表面
壁虎能夠克服重力在垂直平面上抓牢物體的祕密是它腳趾上一排細小的毫毛,叫做剛毛。
這種毫毛擁有的粘附力是微觀尺度上起作用的分子間作用力,又稱範德瓦爾斯力(van der Waals force),是存在於中性分子或原子之間的一種弱鹼性的電性吸引力,這種粘附力讓壁虎可依附在任何表面。
其最大優點是不需要粘合劑,就可產生可逆的強有力的抓力。
近年來,工程師們成功地從硅樹脂中複製出類似的“剛毛”,由此產生了多種多樣的新技術產品,包括可以讓人類攀爬在透明玻璃牆上的小發明,讓機器人能夠拉動比自身重量重數百倍物體的器械,以及方便宇航員用於空間修復的鉗子等。
鯨魚鰭與改進型風力渦輪機
座頭鯨鰭上的凸起讓它們在水中擁有驚人的靈活性,激發的靈感提高了風力渦輪機的效率
風力渦輪機葉片不平整邊緣的設計,是在鯨魚鰭凸起啟發下進行的仿生學改進
在波士頓的一家禮品店裡,生物學家弗蘭克•菲什(Frank Fish)注意到座頭鯨雕像鰭上的凸起有些不同尋常,他認為一定是藝術家弄錯了,因為這些凸起在鰭的前部,而不是後部。
但事實上,藝術家並沒有弄錯,鰭上這一排結節狀凸起可幫助鰭在水中靈活地破浪穿行,這也解釋了座頭鯨在水中有著驚人速度的原因。
通過這一啟發,菲什在渦輪葉片上增加了幾排凸起,減少了阻力和噪音,提高了風力渦輪機的效率。
鯊魚皮膚小鱗片與帆船減阻塗層
鯊魚身上覆蓋著的一層鱗片,可以減少阻力,並使它們在水中的運動更靈活
參賽帆船外殼的仿鯊魚鱗片塗層,讓星條旗隊在2002年的帆船杯挑戰賽中佔盡優勢
受鯊魚皮膚上微小鱗片的啟發,美國宇航局的科學家開發了一種船隻減阻塗層。
這項技術幫助星條旗隊贏得了1987年美洲盃帆船賽的冠軍。這種塗層非常成功,但競爭對手認為這是一種不公平的優勢,導致這種技術被禁,後來才恢復使用。
翠鳥與子彈頭列車
翠鳥扎入水中,幾乎不發出一點濺水聲
日本中部新幹線子彈頭列車抵達東京站。列車前部造型與翠鳥相似
高速列車從隧道中駛出時會產生巨大的雷爆聲,這是由於車頭前積聚的氣壓造成的,也稱為“活塞效應”。
20世紀90年代,日本工程師中津英治注意到,翠鳥幾乎可以不發出一點濺水聲就能躍入水中。
這為中津英治帶來了靈感,他為新幹線子彈頭列車設計了仿翠鳥嘴的原型。不僅降低了列車的噪音,而且更符合空氣動力學原理,能耗更低,速度更快。
白蟻丘與現代建築冷卻系統
肯尼亞馬賽馬拉野生動物保護區裡的一個白蟻丘的“恆溫系統”正在吸收傍晚陽光的熱量
哈拉雷東門辦公樓中心精心設計的煙囪冷卻系統,其靈感來自於白蟻丘
非洲白蟻進化出了一些精巧的設計,它們的蟻丘可以保持一個幾乎恆定溫度的環境(你要知道,環境溫度白天可達到40°C,晚上卻不到2°C)。
白蟻如何做到恆溫的?原來它們的蟻丘有一個自然恆溫系統,由蟻丘頂部和兩側的一系列通風口組成。
建築師米克•皮爾斯(Mick Pearce)在設計津巴布韋首都哈拉雷的東門辦公樓中心時,採用了白蟻的策略,暖空氣通過建築物頂部的煙囪排出,同時從地下吸入冷空氣。
蜂群思維與提高電網效率
蜂群思維幫助合理分配和使用整個電網中的電力
"經過35億年的進化,許多動植物在適應環境的過程中,“智計百出”。
從用粘性“剛毛”對抗地球重力,到利用奇妙的“恆溫系統”保持涼爽和維持良好生存狀態等,大自然的“奇思妙想”令人驚歎!
那麼,科學家和發明家又是如何從大自然的精妙設計中獲得靈感和啟發,創造了許多仿生學奇蹟的呢?
植物毛刺與維可牢搭扣(尼龍搭扣)
牛蒡用帶小鉤的毛刺將植物種子散佈到更遠的地方
維可牢尼龍搭扣的特寫鏡頭,展示了它與牛蒡毛刺鉤子結構上的相似之處
1941年,瑞士電氣工程師喬治•梅斯特拉(George de Mestral)去阿爾卑斯山打獵,回去後注意到自己的衣服和狗的皮毛上都掛滿了牛蒡植物的毛刺,這是植物生存的一種依附機制,通過過往生物將牛蒡種子播撒到更遠的地方去。
梅斯特拉將其中一個毛刺放在顯微鏡下,發現了一些簡單的鉤子結構,可以讓毛刺附著在他的襪子上和狗毛上,受這種毛刺結構的啟發,梅斯特拉發明了有名的維可牢搭扣(velcro),並於1955年申請了專利。
壁虎“剛毛”與仿生機器人
壁虎腳趾上的神奇“剛毛”激發的靈感導致產生了一系列克服地球引力在垂直表面駐留的新技術發明
受壁虎啟發的LEMUR仿生機器人像壁虎一樣緊緊依附在物體表面
壁虎能夠克服重力在垂直平面上抓牢物體的祕密是它腳趾上一排細小的毫毛,叫做剛毛。
這種毫毛擁有的粘附力是微觀尺度上起作用的分子間作用力,又稱範德瓦爾斯力(van der Waals force),是存在於中性分子或原子之間的一種弱鹼性的電性吸引力,這種粘附力讓壁虎可依附在任何表面。
其最大優點是不需要粘合劑,就可產生可逆的強有力的抓力。
近年來,工程師們成功地從硅樹脂中複製出類似的“剛毛”,由此產生了多種多樣的新技術產品,包括可以讓人類攀爬在透明玻璃牆上的小發明,讓機器人能夠拉動比自身重量重數百倍物體的器械,以及方便宇航員用於空間修復的鉗子等。
鯨魚鰭與改進型風力渦輪機
座頭鯨鰭上的凸起讓它們在水中擁有驚人的靈活性,激發的靈感提高了風力渦輪機的效率
風力渦輪機葉片不平整邊緣的設計,是在鯨魚鰭凸起啟發下進行的仿生學改進
在波士頓的一家禮品店裡,生物學家弗蘭克•菲什(Frank Fish)注意到座頭鯨雕像鰭上的凸起有些不同尋常,他認為一定是藝術家弄錯了,因為這些凸起在鰭的前部,而不是後部。
但事實上,藝術家並沒有弄錯,鰭上這一排結節狀凸起可幫助鰭在水中靈活地破浪穿行,這也解釋了座頭鯨在水中有著驚人速度的原因。
通過這一啟發,菲什在渦輪葉片上增加了幾排凸起,減少了阻力和噪音,提高了風力渦輪機的效率。
鯊魚皮膚小鱗片與帆船減阻塗層
鯊魚身上覆蓋著的一層鱗片,可以減少阻力,並使它們在水中的運動更靈活
參賽帆船外殼的仿鯊魚鱗片塗層,讓星條旗隊在2002年的帆船杯挑戰賽中佔盡優勢
受鯊魚皮膚上微小鱗片的啟發,美國宇航局的科學家開發了一種船隻減阻塗層。
這項技術幫助星條旗隊贏得了1987年美洲盃帆船賽的冠軍。這種塗層非常成功,但競爭對手認為這是一種不公平的優勢,導致這種技術被禁,後來才恢復使用。
翠鳥與子彈頭列車
翠鳥扎入水中,幾乎不發出一點濺水聲
日本中部新幹線子彈頭列車抵達東京站。列車前部造型與翠鳥相似
高速列車從隧道中駛出時會產生巨大的雷爆聲,這是由於車頭前積聚的氣壓造成的,也稱為“活塞效應”。
20世紀90年代,日本工程師中津英治注意到,翠鳥幾乎可以不發出一點濺水聲就能躍入水中。
這為中津英治帶來了靈感,他為新幹線子彈頭列車設計了仿翠鳥嘴的原型。不僅降低了列車的噪音,而且更符合空氣動力學原理,能耗更低,速度更快。
白蟻丘與現代建築冷卻系統
肯尼亞馬賽馬拉野生動物保護區裡的一個白蟻丘的“恆溫系統”正在吸收傍晚陽光的熱量
哈拉雷東門辦公樓中心精心設計的煙囪冷卻系統,其靈感來自於白蟻丘
非洲白蟻進化出了一些精巧的設計,它們的蟻丘可以保持一個幾乎恆定溫度的環境(你要知道,環境溫度白天可達到40°C,晚上卻不到2°C)。
白蟻如何做到恆溫的?原來它們的蟻丘有一個自然恆溫系統,由蟻丘頂部和兩側的一系列通風口組成。
建築師米克•皮爾斯(Mick Pearce)在設計津巴布韋首都哈拉雷的東門辦公樓中心時,採用了白蟻的策略,暖空氣通過建築物頂部的煙囪排出,同時從地下吸入冷空氣。
蜂群思維與提高電網效率
蜂群思維幫助合理分配和使用整個電網中的電力
控制電力流向的是本地節點,而不是中央系統
雖然從來沒有人告訴蜜蜂該做什麼,但每一個蜜蜂個體都會根據自己在蜂箱裡的位置,以及周圍同伴的行為,本能地知道自己該做什麼——這就是蜂群思維,一種集體思維。
這引起了美國再生能源公司的關注,隨後該公司採用了仿“蜂群思維邏輯”來提高能源網效率。
該公司不是通過中央控制系統來調度分配電網負荷,而是通過本地控制器在彼此之間進行無線通信,並自行確定電力流向。
從古至今,人類一直有向大自然學習的傳統,這也為人類帶來一筆寶貴的財富,可以說“仿生”推動人類的不斷進步。
資料來源:
Technologies inspired by nature
"經過35億年的進化,許多動植物在適應環境的過程中,“智計百出”。
從用粘性“剛毛”對抗地球重力,到利用奇妙的“恆溫系統”保持涼爽和維持良好生存狀態等,大自然的“奇思妙想”令人驚歎!
那麼,科學家和發明家又是如何從大自然的精妙設計中獲得靈感和啟發,創造了許多仿生學奇蹟的呢?
植物毛刺與維可牢搭扣(尼龍搭扣)
牛蒡用帶小鉤的毛刺將植物種子散佈到更遠的地方
維可牢尼龍搭扣的特寫鏡頭,展示了它與牛蒡毛刺鉤子結構上的相似之處
1941年,瑞士電氣工程師喬治•梅斯特拉(George de Mestral)去阿爾卑斯山打獵,回去後注意到自己的衣服和狗的皮毛上都掛滿了牛蒡植物的毛刺,這是植物生存的一種依附機制,通過過往生物將牛蒡種子播撒到更遠的地方去。
梅斯特拉將其中一個毛刺放在顯微鏡下,發現了一些簡單的鉤子結構,可以讓毛刺附著在他的襪子上和狗毛上,受這種毛刺結構的啟發,梅斯特拉發明了有名的維可牢搭扣(velcro),並於1955年申請了專利。
壁虎“剛毛”與仿生機器人
壁虎腳趾上的神奇“剛毛”激發的靈感導致產生了一系列克服地球引力在垂直表面駐留的新技術發明
受壁虎啟發的LEMUR仿生機器人像壁虎一樣緊緊依附在物體表面
壁虎能夠克服重力在垂直平面上抓牢物體的祕密是它腳趾上一排細小的毫毛,叫做剛毛。
這種毫毛擁有的粘附力是微觀尺度上起作用的分子間作用力,又稱範德瓦爾斯力(van der Waals force),是存在於中性分子或原子之間的一種弱鹼性的電性吸引力,這種粘附力讓壁虎可依附在任何表面。
其最大優點是不需要粘合劑,就可產生可逆的強有力的抓力。
近年來,工程師們成功地從硅樹脂中複製出類似的“剛毛”,由此產生了多種多樣的新技術產品,包括可以讓人類攀爬在透明玻璃牆上的小發明,讓機器人能夠拉動比自身重量重數百倍物體的器械,以及方便宇航員用於空間修復的鉗子等。
鯨魚鰭與改進型風力渦輪機
座頭鯨鰭上的凸起讓它們在水中擁有驚人的靈活性,激發的靈感提高了風力渦輪機的效率
風力渦輪機葉片不平整邊緣的設計,是在鯨魚鰭凸起啟發下進行的仿生學改進
在波士頓的一家禮品店裡,生物學家弗蘭克•菲什(Frank Fish)注意到座頭鯨雕像鰭上的凸起有些不同尋常,他認為一定是藝術家弄錯了,因為這些凸起在鰭的前部,而不是後部。
但事實上,藝術家並沒有弄錯,鰭上這一排結節狀凸起可幫助鰭在水中靈活地破浪穿行,這也解釋了座頭鯨在水中有著驚人速度的原因。
通過這一啟發,菲什在渦輪葉片上增加了幾排凸起,減少了阻力和噪音,提高了風力渦輪機的效率。
鯊魚皮膚小鱗片與帆船減阻塗層
鯊魚身上覆蓋著的一層鱗片,可以減少阻力,並使它們在水中的運動更靈活
參賽帆船外殼的仿鯊魚鱗片塗層,讓星條旗隊在2002年的帆船杯挑戰賽中佔盡優勢
受鯊魚皮膚上微小鱗片的啟發,美國宇航局的科學家開發了一種船隻減阻塗層。
這項技術幫助星條旗隊贏得了1987年美洲盃帆船賽的冠軍。這種塗層非常成功,但競爭對手認為這是一種不公平的優勢,導致這種技術被禁,後來才恢復使用。
翠鳥與子彈頭列車
翠鳥扎入水中,幾乎不發出一點濺水聲
日本中部新幹線子彈頭列車抵達東京站。列車前部造型與翠鳥相似
高速列車從隧道中駛出時會產生巨大的雷爆聲,這是由於車頭前積聚的氣壓造成的,也稱為“活塞效應”。
20世紀90年代,日本工程師中津英治注意到,翠鳥幾乎可以不發出一點濺水聲就能躍入水中。
這為中津英治帶來了靈感,他為新幹線子彈頭列車設計了仿翠鳥嘴的原型。不僅降低了列車的噪音,而且更符合空氣動力學原理,能耗更低,速度更快。
白蟻丘與現代建築冷卻系統
肯尼亞馬賽馬拉野生動物保護區裡的一個白蟻丘的“恆溫系統”正在吸收傍晚陽光的熱量
哈拉雷東門辦公樓中心精心設計的煙囪冷卻系統,其靈感來自於白蟻丘
非洲白蟻進化出了一些精巧的設計,它們的蟻丘可以保持一個幾乎恆定溫度的環境(你要知道,環境溫度白天可達到40°C,晚上卻不到2°C)。
白蟻如何做到恆溫的?原來它們的蟻丘有一個自然恆溫系統,由蟻丘頂部和兩側的一系列通風口組成。
建築師米克•皮爾斯(Mick Pearce)在設計津巴布韋首都哈拉雷的東門辦公樓中心時,採用了白蟻的策略,暖空氣通過建築物頂部的煙囪排出,同時從地下吸入冷空氣。
蜂群思維與提高電網效率
蜂群思維幫助合理分配和使用整個電網中的電力
控制電力流向的是本地節點,而不是中央系統
雖然從來沒有人告訴蜜蜂該做什麼,但每一個蜜蜂個體都會根據自己在蜂箱裡的位置,以及周圍同伴的行為,本能地知道自己該做什麼——這就是蜂群思維,一種集體思維。
這引起了美國再生能源公司的關注,隨後該公司採用了仿“蜂群思維邏輯”來提高能源網效率。
該公司不是通過中央控制系統來調度分配電網負荷,而是通過本地控制器在彼此之間進行無線通信,並自行確定電力流向。
從古至今,人類一直有向大自然學習的傳統,這也為人類帶來一筆寶貴的財富,可以說“仿生”推動人類的不斷進步。
資料來源:
Technologies inspired by nature
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