科学家根据动物发明了什么(详细)?人类根据动物发明了啥?

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。

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

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。

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。

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。

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

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。

大多数人都知道,蝴蝶的翅膀是彩色的,并不是因为蝴蝶翅膀上有色素细胞,是因为他们翅膀上有“结构颜色”。蝴蝶的翅膀鳞片中隐藏着一组纳米级的“板状结构”。这样的一些“板状结构”会按照一定的间距呈现有序排列,这样的情况下就可以改变光的波长,就会反射很多不同颜色的光。高通公司的显示技术与蝴蝶翅膀上的鳞片结构相同。有两个非常接近的反射膜,中间有一个小的间隙。当光入射时,两片薄膜之间的反射将干扰具有间隙大小的不同波长的光。到最后,被人眼睛看到的只有特定波长的光。例如,两个相距较远的胶片将产生红色,稍近一点的胶片将产生绿色,稍远一点的胶片将产生蓝色,而较近的胶片将产生紫外线,这对人眼来说是黑色的。

因为它可以反射自然光,高通公司的显示屏不仅色彩鲜艳,而且不需要频繁充电。它可以将LCD在整个设备功耗中的比例从50%以上降低到6%左右。

壁虎的脚与胶粘剂

1968年,在美国3M公司工作的工程师斯宾塞·希弗(Spencer Schiffer)试图开发一种强力粘合剂。最后,他发明了一种粘度很低的粘合剂。这种粘合剂可以反复粘贴而不留下痕迹。接着,另一位3M工程师将粘合剂与便笺结合起来,第一张便笺诞生了。

然而,从那时起,粘合剂技术并没有取得根本性进展。如何将这两件物品长期粘在一起,对人类来说仍然是一个无法解决的谜。然而,壁虎显然对此并不感到头痛。它们能轻易地飞越屋檐和墙壁,即使表面光滑,它们也能牢牢地粘在一起。神秘之处在于,它们的脚底上有数百万根亚纳米级的毛发,纳米级毛发它们可以操纵正负电子和质子它们之间的引力,从而通过分子的“作用力”吸附附在物体表面。因此,壁虎不必抓住物体的表面,只要把脚移开,它就可以消除粘性。

直到今天,科学家们他们利用了“工作原理”发明了一种特殊的粘合剂,这种特殊的粘合剂的分子结构是纳米管组成,在末端呢还有无数的弯曲和缠绕的纤维,其功能类似于壁虎毛。它的附着力甚至超过了壁虎的脚,达到每平方厘米100牛顿,是壁虎脚的10倍。它也可以很容易地从对象表面移除,并且可以重复使用。

在以后的未来,估计会有更多的“奇怪”发明,比方说科幻电影小说中的“反重力靴子”,它或许可以让人们像钢铁侠一样飞行。

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