有趣的仿生学.ppt

有趣的仿生学 源于生命的灵感 仿生学作为一门独立的学科 形成于20世纪60年代 它是研究生物系统的结构性质 能量转换和信息加工的处理过程 用来改善现有的或创造出崭新的机械 仪器 建筑结构和工艺过程的边缘学科 仿生技术是发展现代高新技术的重要途径之一 凤蓬草轮子鱼尾船橹人眼晶状体透镜生物电电池鸟飞机 生活中的仿生学 什么是仿生学 仿生学的研究方法 仿生学来源 1 植物2 鱼类3 鸟类4 哺乳动物 感觉仿生结构仿生拟态仿生力学仿生化学仿生 仿生学在工程技术中的分类 探索人和动物感觉系统奥妙的仿生学研究工作 称为感觉仿生 听觉仿生蝙蝠 超声波 雷达嗅觉仿生警犬嗅觉 仿生电子鼻触觉仿生触觉仿生手味觉仿生电子舌头视觉仿生感觉仿生已经成为目前仿生学的发展重点 感觉仿生 导弹命名 响尾蛇 响尾蛇是一种毒性很强的蛇 它有一种能探测周围环境中温度变化的红外线感受器 长在眼睛与鼻孔之间的颊窝里 由于响尾蛇具备了这种红外线感受器 在黑暗中也能准确无误地捕获猎物 视觉 美国的海军武器研究中心 利用这一原理 研制出一种空对空导弹的敏感器件 能够探测来自目标的红外辐射 从而紧紧盯住目标不放 直至把目标摧毁 这种导弹被命名为 响尾蛇导弹 返回 结构仿生 结构仿生是通过研究自然界植物和动物系统的优异结构和功能特征 并有选择性的在设计过程中借鉴和应用这些结构原理和特征 高速运转的恐龙钻头 鸭嘴龙是史前巨型爬行动物 它的牙床上重重叠叠地长了约600颗牙齿 它们的牙齿是双层的 如果上面的牙齿磨掉了 下面的牙齿会补上去 外层的牙不能用了 内层的牙齿会自动补上去 继续使用 机械师模仿鸭嘴龙牙齿的排列形状 设计制成了一种恐龙钻头 这种新钻头模仿鸭嘴龙的牙齿 装了两层 内层的齿嵌在较软的材料上 当外层的齿磨坏了不能使用时 钻头继续旋转 就会将这层软材料磨掉 露出内层的齿 于是钻头又可以继续钻进了 这种钻头减少了调换钻头的麻烦 其钻进速度是一般钻头的2倍 返回 力学仿生 力学仿生是研究并模仿生物体大体结构与精细结构的静力学性质 以及生物体各组成部分在体内相对运动和生物体在环境中运动的动力学性质 例如 建筑上模仿贝壳修造的大跨度薄壳建筑 模仿股骨结构建造的立柱 既消除应力特别集中的区域 又可用最少的建材承受最大的载荷 军事上模仿海豚皮肤的沟槽结构 把人工海豚皮包敷在船舰外壳上 可减少航行揣流 提高航速 返回 拟态仿生 动物的拟态与保护色 生物界中普遍存在着拟态 将拟态用于工程技术中去就叫拟态仿生 5 伪装之王变色龙 变色龙学名叫 避役 它行动迟缓 面目可憎 浑身灰黑色 布满了疙瘩 可是它在一昼夜中能变换六七种颜色 原来 变色龙的表皮上有一个变幻无穷的 色彩仓库 贮藏着黄 绿 蓝 黑等各种色素细胞 一旦周围的光线 温度和湿度发生了变化 变色龙就随之改变体色 科学家仿照变色龙 制成了一种既能自动改变颜色 又始终与环境保持一致的军装 这种军装用一种对光线变化很敏感的化学纤维织成的布料制成 士兵穿上这种军装 可以放心地从白色的沙滩上登陆 在森林里军装是深绿色 在草地时又变成麻黄色的了 返回 研究和模拟的是生物体中的各类化学反应 包括酶学原理 选择性生物膜和生物结构的能量转换 生物发光 生物发电等 人工嗅觉仿生物膜 化学仿生 嗅敏检测仪 嗅敏电阻是一类以SnO2为主体的金属半导体 它是一种表面效应很强的材料 狗的鼻子里的雾受一种蛋白质的控制 将气味分子浓缩后传送给鼻子里的气味感受器上的气味辨别蛋白 当气味辨别蛋白将不同的气味辨别后 被辨别出的特定的气味信号 立即被嗅觉细胞传递给大脑 大脑便知道了所闻到的是一种什么气味 人工嗅觉 仿生物膜 细胞膜 流动镶嵌模型脂双层形成框架 蛋白质镶嵌其中 具有动态特点 人工膜的特点化学组成和厚度与天然膜相似 能有效地分开两种不同的水相 具有结构和化学两侧不对称性 易于操作 能用来研究膜的向量功能 如传递等 我国最早的仿生师 鲁班 我国古代杰出的工匠鲁班 在一次上山砍树时 不小心被一棵小草划破了手 他好奇地摘下草叶观察 发现叶子的边缘有许多锋