​8个惊人的仿生学例子

8个惊人的仿生学例子

设计师和工程师如何从大自然中寻找解决方案。

仿生学从自然和自然系统中寻找灵感，利用受自然启发的策略来改进设计。通过适应和进化，大自然花了数百万年的时间来解决问题，最终产生了一些令人难以置信的创新。低效率在自然界中不会持续太久，人类工程师和设计师经常在那里寻找现代问题的解决方案。以下是八个引人注目的仿生学例子。

鲨鱼皮=泳衣

在2008年夏季奥运会期间，以鲨鱼皮为灵感设计的泳衣吸引了众多媒体的关注，当时人们的注意力都集中在迈克尔·菲尔普斯身上。

在电子显微镜下，鲨鱼皮由无数重叠的鳞片构成，称为真皮层齿(或“小皮齿”)。齿槽沿着它们的长度与水流一致。这些凹槽破坏了涡流的形成，或缓慢水流形成的湍流漩涡，使水流通过得更快。粗糙的形状也阻碍了藻类和藤壶等寄生生物的生长。

科学家们已经能够在泳衣(现在禁止在大型比赛中使用泳衣)和船底上复制真皮齿。当货船的效率仅能提高百分之一时，它们就能减少燃料油的消耗，也不需要为船体进行化学清洁。科学家们正在医院里应用这项技术来制造抗细菌生长的表面——细菌无法附着在粗糙的表面上。

海狸=潜水服

海狸有一层厚厚的脂肪，当它们在水中潜水和游泳时，可以保持温暖。但他们还有另一个保持温暖的妙招。它们的皮毛非常浓密，可以将温暖的空气封存在层与层之间，使这些水生哺乳动物不仅保持温暖，而且保持干燥。

麻省理工学院的工程师们认为，冲浪者可能也会欣赏这种能力，因此他们创造了一种橡胶状的毛皮，他们说，这种毛皮可以制成“生物灵感材料”，比如潜水服。

研究人员对冲浪用的潜水服特别感兴趣，因为运动员经常在空气和水环境之间移动。研究人员说他们可以控制头发的长度、间距和排列，这使他们能够设计出与特定潜水速度相匹配的纹理，并最大限度地提高潜水服的干燥区域。

白蚁窝=办公楼

白蚁巢穴看起来超凡脱俗，但却出奇地舒适。室外的温度在一天中剧烈波动，从30多华氏度到100多华氏度，而白蚁巢穴的内部温度稳定在舒适的87华氏度(对白蚁来说)。

津巴布韦哈拉雷东门中心的建筑师米克·皮尔斯研究了白蚁巢穴的冷却烟囱和隧道。他把这些经验应用到33.3万平方英尺的东门中心，该中心的供暖和制冷能耗比传统建筑低90%。建筑有大烟囱，在晚上自然地吸进冷空气，降低楼板的温度，就像白蚁窝一样。在白天，这些石板保持凉爽，大大减少了补充空调的需要。

毛刺=尼龙搭扣

魔术贴是众所周知的仿生学的例子。你可能在年轻的时候穿过带魔术贴的鞋子，你当然可以期待在退休后穿同样的鞋子。

维可牢尼龙搭扣是由瑞士工程师乔治·德·梅斯特拉在1941年发明的，当时他从自己的狗身上去除毛刺，决定仔细研究它们是如何工作的。在毛刺针末端发现的小钩子启发了他创造了现在无处不在的魔术贴。想想看:如果没有这种材料，世界就不会有维可牢跳——一种穿着全套维可牢跳服的人试图把身体尽可能高地抛到墙上的运动。

鲸鱼=涡轮

鲸鱼在海洋中游泳已经有很长一段时间了，进化把它们塑造成了一种超级高效的生命形式。它们能潜到数百英尺以下的水下，并在那里停留数小时。它们靠吃比眼睛还小的动物来维持庞大的体型，它们用鳍和尾巴为运动提供动力。

杜克大学、西切斯特大学和美国海军学院的科学家们发现，鲸鳍前缘的凸起大大提高了效率，减少了32%的阻力，增加了8%的升力。公司正在将这一想法应用到风力涡轮机叶片、冷却风扇、飞机机翼和螺旋桨上。

鸟=飞机

通过使用v字形，鸟类可以将飞行距离提高70%以上。科学家们发现，当鸟群呈我们熟悉的v字形队形时，当一只鸟扇动翅膀时，它会产生一股小的上升气流，将后面的鸟托起。当每只鸟经过时，它们将自己的能量添加进去，帮助所有的鸟保持飞行。通过在不同高度中旋转它们的顺序，它们分散了努力。

斯坦福大学的一组研究人员认为，客运航空公司可以通过采取同样的策略来节省燃油。这个由伊兰·克罗教授领导的团队设想了从西海岸机场起飞的飞机在飞往东海岸目的地的途中相遇并编队飞行的场景。克鲁和他的研究人员认为，通过像鸟类一样在飞机前面轮流飞行，飞机可以比单独飞行节省15%的燃料。

荷花=油漆

莲花有点像陆地上的鲨鱼皮。这种花的微粗糙表面自然地排斥灰尘和污垢颗粒，保持花瓣闪闪发光的清洁。如果你曾在显微镜下观察过荷叶，你会看到无数细小的指甲状突起，它们可以阻挡灰尘。当水在荷叶上滚动时，它会收集表面的任何东西，留下一个干净的叶子。

一家德国公司花了四年时间研究这种现象，并开发出了一种具有类似性能的涂料。这种油漆的微粗糙表面可以赶走灰尘和污垢，减少了清洗房屋外部的需要。

甲虫=收集水

小甲虫是集水高手。这种黑色的小虫子生活在恶劣、干燥的沙漠环境中，它能存活下来多亏了它独特的外壳设计。甲虫的背部覆盖着光滑的小肿块，作为凝结水或雾的收集点。整个外壳覆盖着一层光滑的、像特氟龙一样的蜡，并通过管道将晨雾中的凝结水输送到甲虫的口中。它的简洁是绝妙的。

麻省理工学院的研究人员已经能够建立一个概念的灵感来自于甲虫的外壳。他们制作了一种比现有设计更有效地从空气中收集水的材料。世界上大约有22个国家使用网子从空气中收集水，因此这种效率的提高可能会产生很大的影响。