仿生科普:盤點“模仿”大自然發明出的,9種新型仿生學
發布時間:2021-02-08
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仿生科普:盤點“模仿”大自然發明出的,9種新型仿生學

大自然似乎無所不能。它聰明、高效、創新。這就是為(wei) 什麽(me) 世界各地的科學家和工程師在實驗室裏競相“模仿”大自然。與(yu) 模仿自然有關(guan) 的研究領域稱為(wei) 仿生學。下麵的9個(ge) 例子充分說明了仿生學的發展前景是多麽(me) 廣闊。

利用真菌生產的可降解材料

盤點“模仿”大自然發明出的,9種新型仿生學

 

一家美國公司利用真菌將農(nong) 業(ye) 肥料轉化為(wei) 殼素,殼素是真菌在消化過程中產(chan) 生的一種硬纖維。使用這種纖維可以生產(chan) 各種產(chan) 品,從(cong) 家具和電腦配件到更先進的複合材料。這是利用自然界的真菌將垃圾轉化為(wei) 可降解材料的有益嚐試。

根據生物細胞形成組織製成新建築材料

盤點“模仿”大自然發明出的,9種新型仿生學

 

受到生物細胞形成組織的工作原理的啟發,奧地利建築師設計了由PVC或熱塑性聚氨酯彈性體(ti) 製成的充氣“細胞”。這些“細胞”實際上是可以形成人們(men) 想要的任何結構的組件。這些“細胞”是密封的、防火的,可以阻擋太陽輻射,每個(ge) “細胞”之間都有一個(ge) 隔膜,因此即使一個(ge) “細胞”受損,其餘(yu) 的也可以繼續支撐整個(ge) 結構。

類似海參皮膚的醫學材料

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將電極植入大腦有助於(yu) 治療神經係統疾病,但硬塑料植入物會(hui) 大大降低治療效果。美國科學家通過對海參皮的研究找到了一種解決(jue) 方法。根據周圍環境的變化,海參的表皮會(hui) 從(cong) 海綿般的柔軟狀態變成非常堅硬的狀態。科學家製造了一種纖維,這種纖維在無水時會(hui) 變硬,但遇水時會(hui) 變得非常柔軟。

根據自然分解過程製成廢水處理係統

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蚯蚓和甲蟲能分解森林中的有機物,促使澳大利亞(ya) 一家公司找到一種新的汙水處理方法,即利用活的“腐殖質”。該汙水生物處理係統完全不使用化學品,其汙水處理效率是化糞池的10倍。

模仿病毒的自我組合能力

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麻省理工學院的材料科學家利用“自組裝技術”,將無害病毒自組裝成電池和晶體(ti) 管等納米級電子元件。其原理是在特殊蛋白質的控製下,病毒可以自動“端到端”,形成納米級的生物絲(si) ,可以用來製造電池電極和電線。采用病毒作為(wei) 電極和導線後,電池體(ti) 積變小,具有透明、柔軟、可折疊等優(you) 點。

模仿海洋生物

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即使是“防水”繃帶遇到水也會(hui) 部分失效。為(wei) 了找到一種方法,使這種人工粘合貼片更好地貼在潮濕的表麵,美國科學家仔細觀察了貽貝和其他海洋生物是如何使自己在水中固定不動的。貽貝產(chan) 生稱為(wei) 莢絲(si) 的細絲(si) ,這種細絲(si) 非常堅固,可以附著在石蠟、玻璃、骨頭和金屬表麵。科學家們(men) 通過處理蛋白質來模仿貽貝的工作方式,這種方式產(chan) 生的粘合劑可以在水下使用。

向植物學習

盤點“模仿”大自然發明出的,9種新型仿生學

 

在很多人眼裏,二氧化碳是一種溫室氣體(ti) ,應該致力於(yu) 減排,但對植物來說卻不是。二氧化碳是植物生長不可缺少的能源。北美一家綠色塑料製造公司也將二氧化碳視為(wei) 能源。他們(men) 使用催化劑將乙醇生產(chan) 產(chan) 生的二氧化碳與(yu) 石油化工原料結合起來生產(chan) 塑料。

根據捕蠅草製成的新型聚合物表麵

盤點“模仿”大自然發明出的,9種新型仿生學

 

維納斯捕蠅草表麵有一層細小的毛發。當它被異物接觸時,維納斯捕蠅草的葉子會(hui) 由凹變凸,從(cong) 而誘捕獵物。美國科學家模仿維納斯捕蠅草的工作原理,研製出一種新型聚合物表麵。聚合物表麵覆蓋有微透鏡,當被外界物體(ti) 接觸時,微透鏡會(hui) 由凸麵變為(wei) 凹麵,從(cong) 而使聚合物的吸附行為(wei) 立即發生變化。

根據珊瑚結構設計出“綠色水泥”

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傳(chuan) 統的水泥生產(chan) 會(hui) 釋放大量的二氧化碳,但北美一家公司開發的技術將徹底改變這種狀況。受珊瑚中鎂和鈣的超微結構的啟發,他們(men) 發現了一種生產(chan) “綠色水泥”的新方法。每噸“綠色水泥”最多可儲(chu) 存一噸二氧化碳。



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