有趣的仿生学.ppt

1、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

2、 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

3、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

4、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

5、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