科学·技术·社会　动物与仿生 (8)

1、动物与仿生动物与仿生长颈鹿与宇航员萤火虫与冷光蝙蝠的回声定位与雷达乌龟的龟壳与薄壳建筑蜻蜓与飞机蜘蛛与装甲鲸鱼和潜艇剑鱼与飞机蝴蝶与人造卫星鲨鱼与游泳衣长颈鹿宇航员长颈鹿和“抗荷服” 长颈鹿是目前世界上最高的动物，其大脑和心脏的距离约3米，完全是靠高达160260毫米汞柱的血压把血液送到大脑的。按分析，当长颈鹿低头饮水时，大脑的位置低于心脏，大量的血液会涌上大脑，使血压更加增高。但是，世界上没有一只长颈鹿会在饮水时得脑充血或血管破裂等疾病而死。原来，是裹在长颈鹿身上的一层厚皮紧紧箍住了血管，限制了血压，飞机设计师和航空生物学家依照这一原理，设计出一种新颖的“抗荷服”，从而解决了超高速歼击机驾驶

2、员在突然加速爬升时因脑部缺血而引起的痛苦。这种“抗荷服”内有一装置，当飞机加速时可压缩空气，还能对血管产生相应的压力。 萤火虫荧光灯手机显示屏萤火虫发光的效率非常高，几乎能将化学能全部转化为可见光，为现代电光源效率的几倍到几十倍。由于光源来自体内的化学物质，因此，萤火虫发出来的光虽亮但没有热量，也不产生磁场，人们称这种光为“冷光”。随着科学的发展，萤光的应用也越来越广泛。利用萤光检查食物中细菌的含量，在含有易爆性瓦斯的矿井中用萤光灯照明，在弹药库中的指示灯、水下作业的发光灯，无不用的是萤光。美国的生物化学家根据萤火虫的发光原理和机制，提出了电子转移反应原理，它可以解释腐蚀现象、光合作用等，特别

3、是激光器的开发利用，因此荣获1992年诺贝尔化学奖。蝙蝠捕食雷达蝙蝠和雷达 以昆虫为食的蝙蝠在不同程度上都有回声定位系统，因此有“活雷达”之称。借助这一系统，它们能在完全黑暗的环境中飞行和捕捉食物，在大量干扰下运用回声定位，发出超声波信号而不影响正常的呼吸。它们头部的口鼻部上长着被称作“鼻状叶”的结构，在周围还有很复杂的特殊皮肤皱褶，这是一种奇特的超声波装置，具有发射超声波的功能，能连续不断地发出高频率超声波。 如果碰到障碍物或飞舞的昆虫时，这些超声波就能反射回来，然后由它们超凡的大耳廓所接收，使反馈的讯息在它们微细的大脑中进行分析。这种超声波探测灵敏度和分辩力极高，使它们根据回声不仅能判别方

4、向，为自身飞行路线定位，还能辩别不同的昆虫或障碍物，进行有效的回避或追捕。蝙蝠就是靠着准确的回声定位和无比柔软的皮膜，在空中盘旋自如，甚至还能运用灵巧的曲线飞行，不断变化发出超声波的方向，以防止昆虫干扰它的信息系统，乘机逃脱的企图。 乌龟 生物界的各种蛋壳、贝壳、乌龟壳、海螺壳以及人的头盖骨等都是一种曲度均匀、质地轻巧的“薄壳结构”。这种“薄壳结构”的表面虽然很薄，但非常耐压。模仿它们壳体在外力作用下，内力都沿着整个表面扩散和分布的力学特征，在建筑工程中早已得到广泛应用。天津博物馆天津博物馆 这是我国北方唯一的仿生薄壳式建筑天津博物馆。该馆总建筑面积为万平方米，网壳的直径为米，高米，整个博物馆

5、可容纳，人，今春即将开放。天津博物馆是一座集文物收藏、保护、研究、教育及休闲、旅游于一体，囊括天津历史、馆藏文物及民间艺术品陈列等众多内容的综合性博物馆。其设计建造不仅外观造型独特美观，更在于其建筑结构上的创新及先进的功能、合理的布局等。 该博物馆结构设计的基础，源于天鹅骨架结构，借助其结构的合理性和可实施性，通过以表现天鹅展翅高飞的翼部大跨度网壳体结构，实现了用最少的材料，建造最大的使用空间的思想。 据介绍，天津博物馆投资亿元人民币，历经两年时间，建筑设计师以现代浪漫主义的思维观点，引用仿生原理，以极具震撼力的创作手法，赋予建筑外形和城市景观以生命活力，从而使天津博物馆的外观与周围环境优美和

6、谐地融为一体，并成为天津重要的标志性建筑。悉尼歌剧院蜻蜓“美洲狮”直升机 蜻蜒通过翅膀振动可产生不同于周围大气的局部不稳定气流，并利用气流产生的涡流来使自己上升。蜻蜒能在很小的推力下翱翔，不但可向前飞行，还能向后和左右两侧飞行，其向前飞行速度可达72km/小时。此外，蜻蜒的飞行行为简单，仅靠两对翅膀不停地拍打。科学家据此结构基础研制成功了直升飞机。飞机在高速飞行时，常会引起剧烈振动，甚至有时会折断机翼而引起飞机失事。蜻蜒依靠加重的翅痣在高速飞行时安然无恙，于是人们仿效蜻蜒在飞机的两翼加上了平衡重锤，解决了因高速飞行而引起振动这个令人棘手的问题。 蜘蛛钢索蜘蛛和装甲 生物学家对蜘蛛丝的研究发现，

7、其强度相当于同等直径的钢丝的5倍。受此启示，英国剑桥一所技术公司试制成犹如蜘蛛丝一样的高强度纤维。利用纺织技术把这种纤维加以纺织或者做成复合材料，可以用来作防弹衣、防弹车、坦克装甲车等的结构材料。 虎鲸“奥斯卡”级潜艇(俄罗斯）鲸鱼和潜艇的“鲸背效应” 当代核潜艇能长时间潜航于冰海之下，但若在冰下发射导弹，则必须破冰上浮，这就碰到了力学上的难题。潜艇专家从鲸鱼每隔10分钟必须破冰吸一次气中得到启迪，在潜艇顶部突起的指挥台围壳和上层建筑方面，作了加强材料力度和外形仿鲸背处理，果然取得了破冰时的“鲸背效应”。 蝴蝶蝴蝶翅膀上的鳞片人造卫星遨游太空的人造卫星，当受到阳光强烈辐射时，卫星温度会高达20

8、0；而在阴影区域，卫星温度会下降至200左右，这很容易损坏卫星上的精密仪器仪表。后来，人们从蝴蝶身上受到启迪。蝴蝶身体表面生长着一层细小的鳞片，这些鳞片有调节体温的作用。每当气温上升、阳光直射时，鳞片自动张开，以减少阳光的辐射角度，从而减少对阳光热能的吸收；当外界气温下降时，鳞片自动闭合，紧贴体表，让阳光直射鳞片，从而把体温控制在正常范围之内。科学家为人造地球卫星设计了一种犹如蝴蝶鳞片般的控温系统。 剑鱼X - 1战斗机剑鱼有个十分典型的流线形身体，体表光滑，上颌长而尖，尾柄强壮有力能产生巨大的推动力。当它飞速向前游泳时，长矛般的长颌起着劈水前进作用。以每小时130公里高速前进的箭鱼，坚硬的上

9、颌能将很厚的船底刺穿！箭鱼快速游泳的体型为飞机设计师提供了活生生的设计蓝图。设计师仿照箭鱼外形，在飞机前安装一根长“针”，这根长“针”刺破了高速前进中产生的“音障”，这样超音速飞机就问世了。高速飞机的出现，也是仿生学的一大成功。 飞机突破音障瞬间飞行器在速度达到音速左右时，会有一股强大的阻力，使飞行器产生强烈的振荡，速度衰减。这一现象被俗称为音障。当飞行器突破这一障碍后，整个世界都安静了，一切声音全被抛在了身后！那个白的东西，就是在突破音障的一瞬间，由于空气气流的不均衡搅动产生的，一般情况下是看不到的。大白鲨从科学的角度看，鲨鱼的皮肤不太符合流体力学的原理，这本应使它的游动速度降低。但是，经过

10、几百万年的进化，在鲨鱼的皮肤上形成了一层细小的脊形尖状突起。当鲨鱼在水中游动的时候，会产生涡流和阻力，脊形构造的作用就在于，它能够更加有效地使鲨鱼身体 周围的水流走，从而减少阻力。 索普仿鲨鱼皮泳衣1。由令人讨厌的苍蝇，仿制成功一种十分奇特的小型气体分析仪。2。电鱼与伏特电池；3。水母的顺风耳，仿照水母耳朵的结构和功能，设计了水母耳风暴预测仪4。人们根据蛙眼的视觉原理，已研制成功一种电子蛙眼。5。根据蝙蝠超声定位器的原理，人们还仿制了盲人用的“探路仪”。6。模拟蓝藻的不完全光合器，将设计出仿生光解水的装置，从而可获得大量的氢气。7。根据对人体骨胳肌肉系统和生物电控制的研究，已仿制了人力增强器步行机。8。现代起重机的挂钩起源于许多动物的爪子。9。屋顶瓦楞模仿动物的鳞甲。10。船桨模仿的是鱼的鳍。11。锯子学的是螳螂臂，或锯齿草。12。苍耳属植物获取灵感发明了尼龙