“模仿”动物能力的发明,人类根据动物的能力发明了什么?
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900多张高清照片的相机 。
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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
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早在1963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230公里 。 当时欧洲火车的最快速度是每小时160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400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 。
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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1998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 。
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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 。
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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
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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 。
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