03.04 仿生學:6個受自然啟發的聰明技術


如今,尼龍搭扣隨處可見,從太空服到兒童鞋應有盡有。這種粘性材料實際上是受到植物毛刺粘在狗毛上的方式的啟發。1941年,瑞士工程師喬治·德·梅斯特拉(George de Mestral)在顯微鏡下觀察毛刺,發現它們含有數百個小鉤子,可以捕捉髮絲或衣服的圈圈。他基於此開發了一種材料,並將其命名為Velcro,源自法語單詞“velours”,意思是天鵝絨,“crochet”,意思是鉤。

鯊魚是深海里隱秘的捕食者,可能有對軍事科技也有啟發。鯊魚的皮膚含有光滑的鱗片,類似於小牙齒,由一種叫做牙本質的堅硬材料製成。研究表明,鱗片在水中形成微小的漩渦,可以減少阻力。鯊魚的皮膚還可以防止甲殼類動物和其他生物的附著,也就是所謂的生物汙染(據一位美國海軍科學家估計,這些粘性生物每年至少要花費海軍5000萬美元)。這些尺度不斷變化,限制了海洋附著物可以附著的表面積。

研究人員為電子閱讀器開發彩色顯示器,從一個意想不到的地方獲得了靈感:蝴蝶翅膀。高通MEMS技術公司基於蝴蝶翅膀在明亮光線下閃爍的方式,創造了第一個全綵色、視頻友好的電子閱讀器原型。這種被稱為Mirasol的顯示器通過反射光線來工作,而不是像LCD顯示器那樣從屏幕後面發射光線。這種新型的屏幕可以在明亮的陽光下閱讀,電池壽命更長。


小小的納米布沙漠甲蟲有一種聰明的生存方式:它通過將霧氣凝結成水滴在背上的脊上,來收集水分。 麻省理工學院的研究人員開發出了一種凹凸不平的材料,這種材料由玻璃和塑料製成,可以模仿甲蟲的背部。科學家們說,這種材料可以用來收集水或其他液體、製造“芯片上的實驗室”或製造冷卻裝置。美國軍方官員認為,這種材料甚至可以用於清理有毒洩漏物。

壁虎可以沿著牆壁和天花板行走,因為它們的腳上有密集的凸起,每一根都比人類的頭髮還要細,最後形成一簇叫做“spatulae”的微小纖維。一種新型的膠粘劑正在開發中,它可以模仿壁虎的腳粘在一起並從表面釋放出來。這種膠粘劑由數百萬塑料纖維製成,幾乎可以支撐一磅重的重量,而且這種材料的使用效果更強。可能的應用包括攀爬設備和醫療設備。

即使在蜘蛛俠漫畫之外,蜘蛛絲也被認為是自然界最強大的材料之一——重量比鋼強五倍。蛛絲既具有彈性又輕便。它必須在某些地方有粘性以捕獲獵物,而在另一些地方沒有粘性以使蜘蛛能快速穿過它。 科學家們已經發明瞭一種可以模仿這種特性的醫療產品:一種柔性膠帶,它可以從傷口上脫落,而不會破壞傷口下面的組織。這種粘稠的材料可以用來將管道或傳感器連接到新生兒和老人嬌嫩的皮膚上。


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