仿鯊魚皮做泳衣,水母做燈,人類都用動物的特殊能力做了什麼
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幾十年來,自然賦予了科技無數的靈感。
動物和植物在某一領域的卓越表現,成為了人類樂此不疲的研究物件。
也正是因為這些研究,我們的生活體驗得到了不少改善。
今天,學霸君就來和各位聊聊那些點亮人類世界的仿生物科技。
鯊魚皮泳衣
以前,人類一直都認為表面越光滑越利於減少水的阻力,越能提升游泳的速度。
但經過長時間的觀察與探索,科學家們發現表面粗糙的鯊魚卻能比表面光滑的海豚遊得更快。
在仔細的研究下,他們終於揭開了這個令人驚訝的真相。
原來,鯊魚身體表面覆蓋著排列整齊、細小尖銳的V字形皺褶。
當海水流過時,這些皺褶不但能迅速地把海水破開從而減少水的阻力,同時還能把海水擠壓著向後流走,產生了一個向後的作用力,這就是等同於把鯊魚全身都裝滿了“加力器”,使它能遊得又快又省力。
也正是因為這個發現,人們透過仿造鯊魚面板表面而製成了鯊魚皮泳衣。
從1999年10月,國際泳聯正式允許運動員穿鯊魚皮泳衣參賽以來。據統計,穿著這種泳衣的運動員前後打破了40項世界紀錄,這其中就包括人稱“飛魚”的游泳史上最偉大的游泳運動員菲爾普斯。
不過,2009年7月,國際泳聯決定於2010年5月之前全球禁用高科技泳衣。
因為這種泳衣在一定程度上是可以提高運動員的成績,算是一種穿在身上的高科技“興奮劑”,影響比賽公平,最終被禁止穿著。
掛鉤、貼紙和無肩帶文胸
十多年前的一個晚上,當時不知壁虎為何物的學霸君看見牆上有一隻四條腿還長著尾巴的東西。
於是,精彩的表演開始了:
“媽!有蛇!”
“在哪?”
“牆上!牆上!”
“蛤?牆上?哎呀,是蟲子,你拿拖鞋把它拍下來就好了。”
結果,只是剛靠近一點,這玩意就開始飛簷走壁,無視地球引力,迅速移動了起來。
“啊!!!媽!有鬼!”
最後,在學霸君的嘶吼下,學霸君的母親打開了浴室門的一條縫,讓學霸君蹲在門口,在“我媽可以隨時出來救我”的思想下苟活。
後來,學霸君知道了,這玩意叫壁虎。
之所以能夠飛簷走壁,得益於腳掌上凹凸的褶皺結構。
該結構由數以萬計的小剛毛構成,每根剛毛的長度約為30~130微米,直徑只有數微米,約為人類頭髮直徑的十分之一。
而這些剛毛的頂端又有數百根更細小的鏟狀絨毛。
當壁虎與物體的表面接觸時,這些絨毛會與物體的表面產生一種電磁吸引力,使得壁虎在牆上如履平地。
曾有報道稱:一隻大壁虎腳掌上的剛毛數量約為600萬根,可產生高達約133 kg的附著力,理論上可承擔兩個普通成年人的重量。
也正因為如此,壁虎成為了仿生學界的紅人,從爬牆機器人到NASA的太空壁虎爪,各種產品,絡繹不絕。
掛鉤、貼紙
前幾年,在美國,一家名為Felsuma的公司,就上架了一款壁虎仿生產品,名為Geckskin(壁虎面板)的掛鉤和貼紙。
它透過模擬壁虎腳趾的肌腱組織與面板,利用軟質彈性體作為襯墊,模擬壁虎腳趾的襯墊、剛毛與絨毛一整個結構,透過在微米和亞微米級的尺度上與物體緊密接觸來模擬壁虎吸附的過程。
並且,憑藉其優異的效能,使得它在2012年問世的時候就被CNN評為當年五大科學突破之一。
無肩帶文胸
在所有和壁虎相關的仿生產品裡,學霸君發現了一個東西,女生們應該會比較感興趣。
那就是:無肩帶文胸。
幾年前的一個晚上,加州理工學院工程師Anthony Roy博士的女友Kellie想要穿一件無肩上裝出去,卻哀嘆於沒有一條無肩帶的胸罩,於是抱怨道:她可不想整晚都不停地往上扯胸罩。
作為一枚實力寵妻的男友,Roy決定用他的工程背景為Kellie設計一條無肩帶文胸。
最後,受壁虎的啟發,無肩帶文胸誕生了。文胸的四周自帶微小的吸盤,能夠直接貼在面板上,對面板無毒無害,還可以反覆使用。
點亮城市的生物發光體
不知道你是否還記得《少年派的奇幻漂流》中那片夢幻的海洋。
也不知道你是否還記得夢中夜空下那片泛起了淡藍色熒光的浪潮。
確實,我們這些人類對那些可以產生絢麗光芒的海洋生物痴迷已久。
這種生物的發光現象,也激起了法國設計師Sandra Rey的好奇心,促使她把它們帶出了海洋。
Rey渴望讓生物發光成為陸地上的自然光源,製造出“活著的燈“,可以不用電就發出舒服的光暈,從而減少CO2的排放。
為此,她創立了自己的公司。
他們將來自夏威夷短尾烏賊體內的生物發光基因插入到大腸桿菌當中,並對這些細菌進行培養。透過對DNA進行編輯,工程師們可以控制光的顏色、開關和其他功能。
為了讓這些生物光源可以亮得更久,技術人員需要照顧並餵養這些細菌來保證它們可以繼續生長。目前,科學家們已經建立了可以持續發光六天的系統。
擁有各種形狀是這家公司研發的“活著的燈”的優勢之一,不論是標準的照明燈還是薄薄的窗膠紙,都可以塑造出來,因此它的應用前景非常廣闊。
不過,目前這種燈壽命有限,恰好適合用於一些活動或節日場合。
不過,由於該產品能夠與生活用品很好的融合,隨著該技術的不斷完善,相信不久的將來我們也能在日常裡感受到來自海洋的星光。
菠菜爆炸探測器
菠菜爆炸探測器這個名稱,可能很多人和學霸君一樣,剛聽時覺得特別硬核,但是仔細一想,又覺得有點不知所以然。
那乾脆就讓學霸君為大家科普一下。
2016年,來自麻省理工學院的化學工程師Min Hao Wong及其團隊將碳奈米管透過氣孔植入菠菜的葉子。當植物透過空氣或地下水吸入微量爆炸品時,奈米管就會發射出熒光訊號。
一臺對準葉子的小型紅外攝像機可以捕捉到這一訊號,並將其傳遞給與之相連的微型電腦樹莓派(Raspberry Pi)上。
一旦訊號觸發,系統就可以自動發出一封電子郵件進行提醒。
植物是非常敏感的。
在完成菠菜奈米感測器的開發後,Wong將相關技術拓展著到了農業生產領域中。在農民們發現乾旱或病蟲害之前,植物就已經可以對其進行預警。
這項技術一旦完善,將會為農業生產帶來極大的改變。
我們都是浩瀚宇宙中的一粒塵埃,周遭的一切是無盡的深海和裝滿秘密的寶藏。
這些仿生物科技無一不在告訴我:世間萬物都是人類的好老師,只要細緻地觀察,耐心地研究,總能從它們身上得到啟示。
而且,更妙的是:它們就在我們的身邊。