人类都用动物的特殊能力做了什么?!

2019-08-21

几十年来,自然赋予了科技无数的灵感。

动物和植物在某一领域的卓越表现,成为了人类乐此不疲的研究对象。

也正是因为这些研究,我们的生活体验得到了不少改善。

今天,学霸君就来和各位聊聊那些点亮人类世界的仿生物科技。

鲨鱼皮泳衣

以前,人类一直都认为表面越光滑越利于减少水的阻力,越能提升游泳的速度。

但经过长时间的观察与探索,科学家们发现表面粗糙的鲨鱼却能比表面光滑的海豚游得更快。

在仔细的研究下,他们终于揭开了这个令人惊讶的真相。

原来,鲨鱼身体表面覆盖着排列整齐、细小尖锐的V字形皱褶。

当海水流过时,这些皱褶不但能迅速地把海水破开从而减少水的阻力,同时还能把海水挤压着向后流走,产生了一个向后的作用力,这就是等同于把鲨鱼全身都装满了“加力器”,使它能游得又快又省力。

也正是因为这个发现,人们通过仿造鲨鱼皮肤表面而制成了鲨鱼皮泳衣。

从1999年10月,国际泳联正式允许运动员穿鲨鱼皮泳衣参赛以来。据统计,穿着这种泳衣的运动员前后打破了40项世界纪录,这其中就包括人称“飞鱼”的游泳史上最伟大的游泳运动员菲尔普斯。

不过,2009年7月,国际泳联决定于2010年5月之前全球禁用高科技泳衣。

因为这种泳衣在一定程度上是可以提高运动员的成绩,算是一种穿在身上的高科技“兴奋剂”,影响比赛公平,最终被禁止穿着。

挂钩、贴纸和无肩带文胸

十多年前的一个晚上,当时不知壁虎为何物的学霸君看见墙上有一只四条腿还长着尾巴的东西。

于是,精彩的表演开始了:

“妈!有蛇!”

“在哪?”

“墙上!墙上!”

“蛤?墙上?哎呀,是虫子,你拿拖鞋把它拍下来就好了。”

结果,只是刚靠近一点,这玩意就开始飞檐走壁,无视地球引力,迅速移动了起来。

“啊!!!妈!有鬼!”

最后,在学霸君的嘶吼下,学霸君的母亲打开了浴室门的一条缝,让学霸君蹲在门口,在“我妈可以随时出来救我”的思想下苟活。

后来,学霸君知道了,这玩意叫壁虎。

之所以能够飞檐走壁,得益于脚掌上凹凸的褶皱结构。

爪子结构放大图

该结构由数以万计的小刚毛构成,每根刚毛的长度约为30~130微米,直径只有数微米,约为人类头发直径的十分之一。

而这些刚毛的顶端又有数百根更细小的铲状绒毛。

当壁虎与物体的表面接触时,这些绒毛会与物体的表面产生一种电磁吸引力,使得壁虎在墙上如履平地。

曾有报道称:一只大壁虎脚掌上的刚毛数量约为600万根,可产生高达约133 kg的附着力,理论上可承担两个普通成年人的重量。

也正因为如此,壁虎成为了仿生学界的红人,从爬墙机器人到NASA的太空壁虎爪,各种产品,络绎不绝。

XXX

挂钩、贴纸

前几年,在美国,一家名为Felsuma的公司,就上架了一款壁虎仿生产品,名为Geckskin(壁虎皮肤)的挂钩和贴纸。

它通过模拟壁虎脚趾的肌腱组织与皮肤,利用软质弹性体作为衬垫,模拟壁虎脚趾的衬垫、刚毛与绒毛一整个结构,通过在微米和亚微米级的尺度上与物体紧密接触来模拟壁虎吸附的过程。

并且,凭借其优异的性能,使得它在2012年问世的时候就被CNN评为当年五大科学突破之一。

XXX

无肩带文胸

在所有和壁虎相关的仿生产品里,学霸君发现了一个东西,女生们应该会比较感兴趣。

那就是:无肩带文胸。

几年前的一个晚上,加州理工学院工程师Anthony Roy博士的女友Kellie想要穿一件无肩上装出去,却哀叹于没有一条无肩带的胸罩,于是抱怨道:她可不想整晚都不停地往上扯胸罩。

作为一枚实力宠妻的男友,Roy决定用他的工程背景为Kellie设计一条无肩带文胸。

最后,受壁虎的启发,无肩带文胸诞生了。文胸的四周自带微小的吸盘,能够直接贴在皮肤上,对皮肤无毒无害,还可以反复使用。

点亮城市的生物发光体

不知道你是否还记得《少年派的奇幻漂流》中那片梦幻的海洋。

也不知道你是否还记得梦中夜空下那片泛起了淡蓝色荧光的浪潮。

确实,我们这些人类对那些可以产生绚丽光芒的海洋生物痴迷已久。

这种生物的发光现象,也激起了法国设计师Sandra Rey的好奇心,促使她把它们带出了海洋。

Rey渴望让生物发光成为陆地上的自然光源,制造出“活着的灯",可以不用电就发出舒服的光晕,从而减少CO2的排放。

为此,她创立了自己的公司。

他们将来自夏威夷短尾乌贼体内的生物发光基因插入到大肠杆菌当中,并对这些细菌进行培养。通过对DNA进行编辑,工程师们可以控制光的颜色、开关和其他功能。

为了让这些生物光源可以亮得更久,技术人员需要照顾并喂养这些细菌来保证它们可以继续生长。目前,科学家们已经建立了可以持续发光六天的系统。

拥有各种形状是这家公司研发的“活着的灯"的优势之一,不论是标准的照明灯还是薄薄的窗胶纸,都可以塑造出来,因此它的应用前景非常广阔。

不过,目前这种灯寿命有限,恰好适合用于一些活动或节日场合。

不过,由于该产品能够与生活用品很好的融合,随着该技术的不断完善,相信不久的将来我们也能在日常里感受到来自海洋的星光。

菠菜爆炸探测器

菠菜爆炸探测器这个名称,可能很多人和学霸君一样,刚听时觉得特别硬核,但是仔细一想,又觉得有点不知所以然。

那干脆就让学霸君为大家科普一下。

2016年,来自麻省理工学院的化学工程师Min Hao Wong及其团队将碳纳米管通过气孔植入菠菜的叶子。当植物通过空气或地下水吸入微量爆炸品时,纳米管就会发射出荧光信号。

演示图

一台对准叶子的小型红外摄像机可以捕捉到这一信号,并将其传递给与之相连的微型电脑树莓派(Raspberry Pi)上。

一旦信号触发,系统就可以自动发出一封电子邮件进行提醒。

植物是非常敏感的。

在完成菠菜纳米传感器的开发后,Wong将相关技术拓展着到了农业生产领域中。在农民们发现干旱或病虫害之前,植物就已经可以对其进行预警。

这项技术一旦完善,将会为农业生产带来极大的改变。

我们都是浩瀚宇宙中的一粒尘埃,周遭的一切是无尽的深海和装满秘密的宝藏。

这些仿生物科技无一不在告诉我:世间万物都是人类的好老师,只要细致地观察,耐心地研究,总能从它们身上得到启示。

而且,更妙的是:它们就在我们的身边。

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来自:lindan9997  > 前沿科学
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