2013年09月26日 星期四
以虫虫为灵感的四项新技术

  小虫有大智慧,跳蚤、蜘蛛以及一些昆虫或许能赋予工程技术新灵感:

  1蝴蝶的晶体色彩

  许多蝴蝶的翅膀和一些鸟类的羽毛如孔雀,有着绚丽色彩。不过,这种色彩不是由于翅膀上的色素产生的,而是由其表面的微观晶体结构而形成的。光线被晶体分解成不同的色光,反射到观察者的眼睛里,这与我们能看到的彩虹的原理更为相似。

  高通是美国一家无线电通信技术的上市公司,该公司仿效了蝴蝶翅膀的色彩原理并运用在名为Mirasol和Imod的显示器中。科技人员还从使蝴蝶翅膀闪闪发光的分层结构获取灵感,使显示器无须使用背光源却能“永远发光”。

  因为这类显示器依靠的是环境光,而不需要人工照明,所以它的色彩在室外会更加鲜艳,而不像传统的屏幕那样在阳光下会逐渐褪色。由于屏幕本身不发光,所以耗电量可减少约90%。这种技术现在已经被应用到手机和其他具有用户界面的设备上。

  2蜘蛛的反光网

  你有没有想过,鸟儿为什么不会撞到蜘蛛网呢?原来,蜘蛛网能反射紫外光,而鸟类与我们人类不同,是可以看到紫外光的动物。

  蜘蛛肯定不想让自己扮演“蛇吞象”的角色。对于大自己许多倍的鸟儿,蜘蛛既然明白无法将其收入囊中,于是就选择了回避。蜘蛛通过创建一个在鸟儿眼中坚不可摧的网,避免了鸟儿对蛛网的破坏,省却了不断修复蛛网的时间和资源。蜘蛛的这种聪明策略被德国的一家名为GlaswerkeArnold的玻璃公司学到手了,该公司的科技员研发出了护鸟玻璃,并荣获了创新大奖。

  3沙漠甲虫的水源

  在地球上最干燥的地方,昆虫找到了捕获并饮用晨雾水分的方法。生活在纳米比沙漠的拟步甲(一种甲虫)外壳上覆盖着微小的凸起,其高度仅有人头发丝粗细的两倍,而其外壳本身则被一种高度亲脂性(疏水)的蜡状物质所覆盖。

  这种甲虫在清晨的空气中撅起它们的屁股,将雾气中的水分吸附到外壳的微小凸起上,积聚成水滴,然后水滴就顺着背落入甲虫嘴里。有位设计师基于拟步甲的这种策略发明了仿生装置,并因此而获奖。他用不锈钢模仿制作了与甲虫背部相似的穹顶来收集雾滴,并让水滴流入圆形的蓄水容器供使用。

  4跳蚤的跳跃关节

  澳大利亚政府下属的联邦科学与工业研究组织(CSIRO)发现,跳蚤的膝盖十分完美。

  CSIRO的科学家通过研究昆虫的节肢弹性蛋白而获取灵感,研制出了具有98%弹性的近乎完美的橡胶。许多昆虫,包括跳蚤的关节都是由这种蛋白质构成的。

  科学家把节肢弹性蛋白看做一种弹簧,它能吸收能量或压力,而当压力去除时它能将储存的能量释放出来。节肢弹性蛋白的弹性比合成橡胶甚至天然橡胶都高出许多。

  节肢弹性蛋白能让跳蚤储存足够的动能,一次跳跃的高度可达到其身长的100倍(相当于人类能够跳600英尺高)。它是迄今已知最有效的弹性蛋白,将其工业合成后将有广泛的用途,如提升心脏瓣膜的响应能力,制造弹力极强的跑鞋,等等。

  《自然与科技》2013年第4期

  文/郑巍

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