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植物,动物的仿生学例子

植物,动物的仿生学例子
植物,动物的仿生学例子

植物,动物的仿生学例子

苍蝇与宇宙飞船

令人讨厌的苍蝇,与宏伟的航天事业似乎风马牛不相及,但仿生学却把它们紧密地联系起来了。

苍蝇是声名狼藉的“逐臭之夫”,凡是腥臭污秽的地方,都有它们的踪迹。苍蝇的嗅觉特别灵敏,远在几千米外的气味也能嗅到。但是苍蝇并没有“鼻子”,它靠什么来充当嗅觉的呢? 原来,苍蝇的“鼻子”——嗅觉感受器分布在头部的一对触角上。

每个“鼻子”只有一个“鼻孔”与外界相通,内含上百个嗅觉神经细胞。若有气味进入“鼻孔”,这些神经立即把气味刺激转变成神经电脉冲,送往大脑。大脑根据不同气味物质所产生的神经电脉冲的不同,就可区别出不同气味的物质。因此,苍蝇的触角像是一台灵敏的气体分析仪。

仿生学家由此得到启发,根据苍蝇嗅觉器的结构和功能,仿制成一种十分奇特的小型气体分析仪。这种仪器的“探头”不是金属,而是活的苍蝇。就是把非常纤细的微电极插到苍蝇的嗅觉神经上,将引导出来的神经电信号经电子线路放大后,送给分析器;分析器一经发现气味物质的信号,便能发出警报。这种仪器已经被安装在宇宙飞船的座舱里,用来检测舱内气体的成分。

这种小型气体分析仪,也可测量潜水艇和矿井里的有害气体。利用这种原理,还可用来改进计算机的输入装置和有关气体色层分析仪的结构原理中。

从萤火虫到人工冷光

自从人类发明了电灯,生活变得方便、丰富多了。但电灯只能将电能的很少一部分转变成可见光,其余大部分都以热能的形式浪费掉了,而且电灯的热射线有害于人眼。那么,有没有只发光不发热的光源呢? 人类又把目光投向了大自然。

在自然界中,有许多生物都能发光,如细菌、真菌、蠕虫、软体动物、甲壳动物、昆虫和鱼类等,而且这些动物发出的光都不产生热,所以又被称为“冷光”。

在众多的发光动物中,萤火虫是其中的一类。萤火虫约有1 500种,它们发出的冷光的颜色有黄绿色、橙色,光的亮度也各不相同。萤火虫发出冷光不仅具有很高的发光效率,而且发出的冷光一般都很柔和,很适合人类的眼睛,光的强度也比较高。因此,生物光是一种人类理想的光。

科学家研究发现,萤火虫的发光器位于腹部。这个发光器由发光层、透明层和反射层三部分组成。发光层拥有几千个发光细胞,它们都含有荧光素和荧光酶两种物质。在荧光酶的作用下,荧光素在细胞内水分的参与下,与氧化合便发出荧光。萤火虫的发光,实质上是把化学能转变成光能的过程。

早在40年代,人们根据对萤火虫的研究,创造了日光灯,使人类的照明光源发生了很大变化。近年来,科学家先是从萤火虫的发光器中分离出了纯荧光素,后来又分离出了荧光酶,接着,又用化学方法人工合成了荧光素。由荧光素、荧光酶、A TP(三磷酸腺苷)和水混合而成的生物光源,可在充满爆炸性瓦斯的矿井中当闪光灯。由于这种光没有电源,不会产生磁场,因而可以在生物光源的照明下,做清除磁性水雷等工作。

现在,人们已能用掺和某些化学物质的方法得到类似生物光的冷光,作为安全照明用。电鱼与伏特电池

自然界中有许多生物都能产生电,仅仅是鱼类就有500余种。人们将这些能放电的鱼,统称为“电鱼”。

各种电鱼放电的本领各不相同。放电能力最强的是电鳐、电鲶和电鳗。中等大小的电鳐能产生70伏左右的电压,而非洲电鳐能产生的电压高达220伏;非洲电鲶能产生350伏的电压;电鳗能产生500伏的电压,有一种南美洲电鳗竟能产生高达880伏的电压,称得上电

击冠军,据说它能击毙像马那样的大动物。

电鱼放电的奥秘究竟在哪里?经过对电鱼的解剖研究,终于发现在电鱼体内有一种奇特的发电器官。这些发电器是由许多叫电板或电盘的半透明的盘形细胞构成的。由于电鱼的种类不同,所以发电器的形状、位置、电板数都不一样。电鳗的发电器呈棱形,位于尾部脊椎两侧的肌肉中;电鳐的发电器形似扁平的肾脏,排列在身体中线两侧,共有200万块电板;电鲶的发电器起源于某种腺体,位于皮肤与肌肉之间,约有500万块电板。单个电板产生的电压很微弱,但由于电板很多,产生的电压就很大了。

电鱼这种非凡的本领,引起了人们极大的兴趣。19世纪初,意大利物理学家伏特,以电鱼发电器官为模型,设计出世界上最早的伏打电池。因为这种电池是根据电鱼的天然发电器设计的,所以把它叫做“人造电器官”。对电鱼的研究,还给人们这样的启示:如果能成功地模仿电鱼的发电器官,那么,船舶和潜水艇等的动力问题便能得到很好的解决。

水母的顺风耳

“燕子低飞行将雨,蝉鸣雨中天放晴。”生物的行为与天气的变化有一定关系。沿海渔民都知道,生活在沿岸的鱼和水母成批地游向大海,就预示着风暴即将来临。

水母,又叫海蜇,是一种古老的腔肠动物,早在5亿年前,它就漂浮在海洋里了。这种低等动物有预测风暴的本能,每当风暴来临前,它就游向大海避难去了。

原来,在蓝色的海洋上,由空气和波浪摩擦而产生的次声波(频率为每秒8—13次),总是风暴来临的前奏曲。这种次声波人耳无法听到,小小的水母却很敏感。仿生学家发现,水母的耳朵的共振腔里长着一个细柄,柄上有个小球,球内有块小小的听石,当风暴前的次声波冲击水母耳中的听石时,听石就刺激球壁上的神经感受器,于是水母就听到了正在来临的风暴的隆隆声。

仿生学家仿照水母耳朵的结构和功能,设计了水母耳风暴预测仪,相当精确地模拟了水母感受次声波的器官。把这种仪器安装在舰船的前甲板上,当接受到风暴的次声波时,可令旋转360°的喇叭自行停止旋转,它所指的方向,就是风暴前进的方向;指示器上的读数即可告知风暴的强度。这种预测仪能提前15小时对风暴作出预报,对航海和渔业的安全都有重要意义。

仿生学的例子

仿生学的例子 1。由令人讨厌的苍蝇,仿制成功一种十分奇特的小型气体分析仪。已经被安装在宇宙飞船的座舱里,用来检测舱内气体的成分。 2。从萤火虫到人工冷光; 3。电鱼与伏特电池; 4。水母的顺风耳,仿照水母耳朵的结构和功能,设计了水母耳风暴预测仪,能提前15小时对风暴作出预报,对航海和渔业的安全都有重要意义。 5。人们根据蛙眼的视觉原理,已研制成功一种电子蛙眼。这种电子蛙眼能像真的蛙眼那样,准确无误地识别出特定形状的物体。把电子蛙眼装入雷达系统后,雷达抗干扰能力大大提高。这种雷达系统能快速而准确地识别出特定形状的飞机、舰船和导弹等。特别是能够区别真假导弹,防止以假乱真。 电子蛙眼还广泛应用在机场及交通要道上。在机场,它能监视飞机的起飞与降落,若发现飞机将要发生碰撞,能及时发出警报。在交通要道,它能指挥车辆的行驶,防止车辆碰撞事故的发生。 6。根据蝙蝠超声定位器的原理,人们还仿制了盲人用的“探路仪”。这种探路仪内装一个超声波发射器,盲人带着它可以发现电杆、台阶、桥上的人等。如今,有类似作用的“超声眼镜”也已制成。 7。模拟蓝藻的不完全光合器,将设计出仿生光解水的装置,从而可获得大量的氢气。 8。根据对人体骨胳肌肉系统和生物电控制的研究,已仿制了人力增强器——步行机。 9。现代起重机的挂钩起源于许多动物的爪子。 10。屋顶瓦楞模仿动物的鳞甲。 11。船桨模仿的是鱼的鳍。 12。锯子学的是螳螂臂,或锯齿草。 13。苍耳属植物获取灵感发明了尼龙搭扣。 14。嗅觉灵敏的龙虾为人们制造气味探测仪提供了思路。 15。壁虎脚趾对制造能反复使用的粘性录音带提供了令人鼓舞的前景。 16。贝用它的蛋白质生成的胶体非常牢固,这样一种胶体可应用在从外科手术的缝合到补船等一切事情上。 好运 生物学家通过对蛛丝的研究制造出高级丝线,抗撕断裂降落伞与临时吊桥用的高强度缆索。船和潜艇来自人们对鱼类和海豚的模仿。 响尾蛇导弹等就是科学家模仿蛇的“热眼”功能和其舌上排列着一种似照相机装置的天然红外线感知能力的原理,研制开发出来的现代化武器。 火箭升空利用的是水母、墨鱼反冲原理。 科研人员通过研究变色龙的变色本领,为部队研制出了不少军事伪装装备。 科学家研究青蛙的眼睛,发明了电子蛙眼。

动物仿生学的例子

动物仿生学的例子 动物仿生学的例子25个 动物仿生学的例子(一): 鱼漂与潜水艇 潜水艇是怎能样发明的呢?为了让一种船既能在水面划,又能在海底游,科学家观察到了鱼这种动物。 鱼肚中有一种东西叫鱼鳔,里面装满了空气。在鱼想潜到水底时,将鱼鳔中的空气排出,浮力就立刻变小了,鱼可自由地沉下水面。而潜水艇中也有一种机器,里面也装满了空气,将空气一排出,潜水艇便能沉下水底。科学家是按这个原理制造的潜水艇。 看,我们如今已经很高级的潜水艇,原先它们是利用鱼鳔原理而做的。是的,生活中若没有动物,人类将会失去很多发明的机会。能够说,动物对人类生活也有很大的帮忙。 动物仿生学的例子(二): 蝙蝠与雷达

蝙蝠会释放出一种超声波,这种声波遇见物体时就会反弹回来,而人类听不见。雷达就是根据蝙蝠的这种特性发明出来的。在各种地方都会用到雷达,例如:飞机、航空等。 动物仿生学的例子(三): 乌贼和鱼雷诱饵 乌贼体内的囊状物能分泌黑色液体,遇到危险时它便释放出这种黑色液体,诱骗攻击者上当。潜艇设计者们仿效乌贼的这一功能读者设计出了鱼雷诱饵。鱼雷诱醋似袖珍潜艇,可按潜艇的原航向航行,航速不变,也可模拟噪音、螺旋节拍、声信号和多普勒音调变化等。正是它这种惟妙惟肖的表演,令敌潜艇或攻击中的鱼雷真假难辩,最终使潜艇得以逃脱。 动物仿生学的例子(四): 青蛙与电子娃眼 我从《小爱迪生》这本书中读到了青蛙的眼睛,《小爱迪生》上头说的是青蛙的眼睛只能够看见动的东西。我将信将疑,问了一下爸爸。爸爸说:你还是做一个试验比较好。我点点头。

首先,我先找来一只青蛙,这只青蛙蹲坐在报纸上,用它警惕的大眼睛 盯着我的一举一动,好像警察监视罪犯一样。它身穿美丽的绿皮袄,好像一个贵妇人,仪态端庄。 我先把事先拍死的苍蝇放到它面前。那只苍蝇好像在青蛙的眼里消失了,对这嗟来之食无动于衷。我拿出了小细线,将苍蝇细心翼翼地扎好,然后在它的眼前不停地摇晃。突然,青蛙的注意力不在我身上了,它目不转睛地盯着那只会飞的苍蝇。没过一会儿,只听扑的一声,青蛙伸出了它长长的、粉红色的舌头,轻轻一卷,便把苍蝇卷进了肚子里。 这次实验证明了:青蛙的眼睛只能够看见动的东西,看不见不会动的东西。于是,科学家们便经过青蛙的眼睛发明了电子蛙眼! 动物仿生学的例子(五): 人工冷光 自从人类发明了电灯,生活变得方便、丰富多了。但电灯只能将电能的很少一部分转变成可见光,其余大部分都以热能的形式浪费掉了,并且电灯的热射线有害于人眼。那么,有没有只发光不发热的光源呢人类又把

植物的根和建筑仿生

110 植物的根和建筑仿生 Approaching Architecture Bionics Based on Study of Placts , Roots 撰文 岳喜军 雷胜友 刘鹏 长安大学公路学院 惠会清 长安大学理学院 摘 要关键词本文在简要介绍建筑仿生学和常见四种建筑仿生学应用分类的基础上,着重阐述了其中一种建筑形式仿生学在基础工程中的应用,根据植物根的不同形态,分别阐述了几种变态根和侧根可应用于基础工程上的有益启示,相信不久的将来建筑基础对植物根的仿生将给工程界带来更多的成果。 建筑仿生 基础工程 植物的根 纵观人类文明史,不难看到人们模仿自然的痕迹,从利用萤火虫原理制作人工冷光,到根据响尾蛇的颊窝对温度变化敏感的原理发明了响尾蛇导弹。仿生学在深刻地影响着人们的日常生活。可以毫不夸张地说仿生学是伴随人类文明共同进步的。近年来仿生学在科技方面的贡献越来越引起人们的重视,也成为一种新的科研趋势。 在建筑领域,建筑仿生是吸收动植物的生存机理以及自然生态规律,结合建筑的自身特点而适应新环境的一种创作方法。建筑仿生学的表现与应用方法,归纳起来大致有4个方面: 组织结构仿生、城市环境仿生、使用功能仿生、建筑形式仿生。其中建筑形式的仿生最为常见,即通过研究生物千姿百态的表象,探求可以应用于现实建筑上的元素。建筑形式仿生不仅模仿生物的形式和外观,而且还应该是超越模仿,创造比原有生物更优越的新特性。建筑形式仿生往往产生新颖的造型,而且能发挥新结构体系的作用,创造出非凡的效果。著名的悉尼歌剧院、北京的 鸟巢等就是成功的案例。 建筑基础是对植物根系的形式仿生。基础根据埋置深度可以分为深基础和浅基础,而植物的根系最基本的两种形式:直根系和须根系,直根系一般埋置深度相对较大,须根系则较浅。与直根的基础形式相似的是单桩基础;而须根则和群桩基础相似。 在实际工程中基础会影响建筑的安全、施工进度、工程造价等,尤其在复杂地质条件下或深水中。这就要求对基础工程必然要精心设计,创新设计,其捷径是在多样化的根系中寻求解决之道。如果根据形态将二者一一对应的关系建立起来,则在基础设计时可以参考植物根系得到合理经济的设计方案。 1 肥大直根和沉井基础 肉质直根是由主根发育而成,因而一棵植株上,仅有一个肉质直根,在肥大的肉质直根上有细小须状的侧根。根据肉质直根的外形,最常见的有圆柱状肉质直根、圆锥 图1 萝卜的肥大直根 图2 沉井基础(王晓谋《基础工程》) 图3 红薯的块根

仿生学研究报告上传

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《自然界材料构筑科学与 创新思维》研究报告 指导教师: 学号:姓名:

目录 一、仿生学概念 二、自己对仿生学的理解 三、仿生学的应用 1.利用动物体的特性 (1)利用鱼鸟的特点为火车入隧道过程降噪 (2)利用鲨鱼皮表面的特点进行抗菌 (3)利用珊瑚体秘方减少二氧化碳的排放(4)学习小生物如何从雾气中获取水分2.利用植物体的特性 (1)利用树沿压力线重组的特性构造轻量化材料 (2)利用叶子的光合作用制造太阳能电池(3)利用荷叶表面的特性制造防雨工具(4)王莲能够托起超重物体 3.利用细胞特性 (1)利用细胞膜的特性制造去盐薄膜 四、小结

一、仿生学的概念 仿生学是指人类模仿生物功能,来发明创造的科学。它是一门新型边缘学科。研究对象是生物体的结构、功能和工作原理,并将这些原理移植于人造工程技术之中。该学科的问世,大大开阔了人类的技术眼界,显示了巨大的发展潜力,是人类智慧的结晶。 二、自己对仿生学的理解 仿生学就是通过理解动物的自身特性,以及它们利用这些特性所做出的利于自己生存的本领,再经过人类能动性的思考,抽象出前所未有的新思想新概念,最后利用联系的思想加以应用于人类的生活和生产,为人类创造便捷和更有突破的生活方式。我们的生活、生产中不缺乏一些例子。例如,我们平时最讨厌的在空中到处乱飞的苍蝇,利用苍蝇的鼻子嗅觉原理可以制作小型的气体探测仪,利用苍蝇的楫翅(又叫平衡棒)进行模仿,将它制成了“振动陀螺仪”,应用到了火箭和高速飞机上,实现了自动驾驶;利用蝙蝠发出的超声波可以与障碍物反弹的原理制成了制造出了雷达,应用到了飞机航空中。萤火虫腹部的发光器中的荧光酶的作用下,荧光素在细胞内水分的参与下,与氧化合便发出荧光,正是利用这样的原理,创造了日光灯...... 像这样仿生学的例子数不胜数。接下来,让我们具体看一看仿生学的应用。

四年级仿生学的资料

四年级仿生学的资料 鲨鱼皮泳衣仿鲨鱼 雷达仿蝙蝠 迷彩服仿变色龙 全息照相机仿青蛙眼睛 青蛙肌肉仿抗干扰系统 视觉仿电影摄影机 响尾蛇仿红外技术 雷电现象仿电池 蛙眼仿目标跟踪系统 昆虫复眼仿超长波 昆虫的触角仿天线 蜜蜂的超顺磁铁仿导航超长波变色龙发明了军事伪装人们发现,一些关于植物和动物的相类似的功能,实际上是超越了人类自身在此方面的技术设计方案的。植物和动物在几百万年的自然进化当中不仅完全适应自然而且其程度接近完美。仿生学试图在技术方面模仿动物和植物在自然中的功能。这个思想在生物学和技术之间架起了一座桥梁,并且对解决技术难题提供了帮助。通过再现生物学的原理,人类不仅找到了技术上的解决方案,而且同时该方案也完全适应了自然的需要。 仿生学的目的就是分析生物过程和结构以及它们的分析用于未来的设计。仿生学的思想是建立在自然进化和共同进化的基础上的。人类所从事的技术就是使得达到最优化和互相间的协调。而模拟生物适应环境的功能无疑是一个好机会。 在我们人类的技术世界中模拟自然中的东西并不是一个新鲜的思想,自从传说中的Ikarus 带着用鸟的羽毛做成的翅膀飞向空中,而最后因为太阳的热度掉到地上起,人类一直就沉迷于此。 那么仿生学的确切定义是什么呢? 仿生学是研究生物系统的结构和性质以为工程技术提供新的设计思想及工作原理的科学。属于生物科学与技术科学之间的边缘学科。它涉及生物学、生物物理学、生物化学、物理学、控制论、工程学等学科领域。仿生技术通过对各种生物系统所具有的功能原理和作用机理作为生物模型进行研究,最后实现新的技术设计并制造出更好的新型仪器、机械等。 1. 滑翔机是根据一种滑翔蝙蝠制造的 2. 人们仿蜂巢构造用各种材料制成蜂巢式夹层结构板,强度大、重量轻、不易传导声和热,是建筑及制造航天飞机、宇宙飞船、人造卫星等的理想材料 3. 紧急情况,蜘蛛大腿内就会充满液体而使腿由软变硬,爆发出力量一跃而起,仿生学家们模仿这种奇妙的液压腿,研制出一种步行机 4. 根据蜻蜓设计了直升飞机 5. 根据青蛙的眼睛设计了电子眼 6. 根据海星的触角设计了吸盘 7. 根据海豚设计了声纳 1 / 1

仿生学论文分析

仿生学论文 10级生物科学 1009210117 张荣华

摘要 自然界生物在漫长的进化过程中优胜劣汰,为了生存、自卫、竞争和发展的需要,强化了自身许多优异的结构和特殊功能。人们模仿生物界的这些结构特征,将它们应用于自身的斗争,即军事斗争中。利用生物的结构和功能原理来研制机械或各种新技术的科学。解决在日常的生产生活中遇到的问题,制造多种探测、斗争武器。 关键词:生物结构特殊功能实践运用军事

一.仿生学简介 仿生学(bionices)在具有生命之意的希腊语言bion上,加上有工程技术涵义的ices而组成的词语。大约从1960年才开始使用。生物具有的功能迄今比任何人工制造的机械都优越得多,仿生学就是要在工程上实现并有效地应用生物功能的一门学科。例如关于信息接受(感觉功能)、信息传递(神经功能)、自动控制系统等,这种生物体的结构与功能在机械设计方面给了很大启发。可举出的仿生学例子,如将海豚的体形或皮肤结构(游泳时能使身体表面不产生紊流)应用到潜艇设计原理上。仿生学也被认为是与控制论有密切关系的一门学科,而控制论主要是将生命现象和机械原理加以比较,进行研究和解释的一门学科。 1.历史由来自古以来,自然界就是人类各种技术思想、工程原理及重大发明的源泉。种类繁多的生物界经过长期的进化过程,使 它们能适应环境的变化,从而得到生存和发展。劳动创造了人类。人类以自己直立的身躯、能劳动的双手、交流情感和思想的语言,在长期的生产实践中,促进了神经系统尤其是大脑获得了高度发展。因此,人类无与伦比的能力和智慧远远超过生物界的所有类群。人类通过劳动运用聪明的才智和灵巧的双手制造工具,从而在自然界里获得更大自由。人类的智慧不仅仅停留在观察和认识生物界上,而且还运用人类所独有的思维和设计能力模仿生物,通过创造性的劳动增加自己的本领。 鱼儿在水中有自由来去的本领,人们就模仿鱼类的形体造船,以木桨仿鳍。相传早在大禹时期,我国古代劳动人民观察鱼在水中用尾巴的摇摆而游动、转弯,他们就在船尾上架置木桨。通过反复的观察、模仿和实践,逐渐改成橹和舵,增加了船的动力,掌握了使船转弯的手段。这样,即使在波涛滚滚的江河中,人们也能让船只航行自如。鸟儿展翅可在空中自由飞翔。据《韩非子》记载鲁班用竹木作鸟“成而飞之,三日不下”。然而人们更希望仿制鸟儿的双翅使自己也飞翔在空中。早在四百多年前,意大利人利奥那多·达·芬奇和他的助手对鸟类进行仔细的解剖,研究鸟的身体结构并认真观察鸟类的飞行。设计和制造了一架扑翼机,这是世界上第一架人造飞行器。 2.研究方法仿生学是生物学、数学和工程技术学互相渗透而结合成的一门新兴的边缘科学。第一届仿生学会议为仿生学确定了一个有趣而形象的标志:一个巨大的积分符号,把解剖刀和电烙铁“积分”在一起。这个符号的含

仿生学资料全

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- #1 仿生学资料 仿生设计学,亦可称之为设计仿生学(Design Bionics),它是在仿生学和设计学的基础上发展起来的一门新兴边缘学科,主要涉及到数学、生物学、电子学、物理学、控制论、信息论、人机学、心理学、材料学、机械学、动力学、工程学、经济学、色彩学、美学、传播学、伦理学等相关学科。 仿生设计学与旧有的仿生学成果应用不同,它是以自然界万事万物的“形”、“色”、“音”、“功能”、“结构”等为研究对象,有选择地在设计过程中应用这些特征原理进行的设计,同时结合仿生学的研究成果,为设计提供新的思想、新的原理、新的方法和新的途径。在某种意义上,仿生设计学可以说是仿生学的延续和发展,是仿生学研究成果在人类生存方式中的反映。仿生设计学作为人类社会生产活动与自然界的锲合点,使人类社会与自然达到了高度的统一,正逐渐成为设计发展过程中新的亮点。

自古以来,自然界就是人类各种科学技术原理及重大发明的源泉。生物界有着种类繁多的动植物及物质存在,它们在漫长的进化过程中,为了求得生存与发展,逐渐具备了适应自然界变化的本领。人类生活在自然界中,与周围的生物作“邻居”,这些生物各种各样的奇异本领,吸引着人们去想象和模仿。人类运用其观察、思维和设计能力,开始了对生物的模仿,并通过创造性的劳动,制造出简单的工具,增强了自己与自然界斗争的本领和能力。 人类最初使用的工具——木棒和石斧,无疑是使用的天然木棒和天然石块;骨针的使用,无疑是鱼刺的模仿……所有这些工具的创造、生活方式的选择都不能说是人类凭空想象出来的,只能说是对自然中存在的物质及某种构成方式的直接模拟,是人类初级创造阶段,也可以说是仿生设计的起源和雏形,它们虽然是比较粗糙的、表面的,但却是我们今天得以发展的基础。 在我国,早就有着模仿生物的事例。相传在公元前三千多年,我们的祖先有巢氏模仿鸟类在树上营巢,以防御猛兽的伤害;四千多年前,我们的祖先“见飞蓬转而知为车”,即见到随风旋转的飞蓬草而发明轮子,做有装成轮子的车。古代庙宇殿之前的山门的建造,就

仿生学-人类通过从动物身上得到的启发发明了很多东西

仿生学-人类通过从动物身上得到的启发发 明了很多东西 动物和人有着千丝万缕的联系,“仿生学”就是人类从动物身上获取灵感进行创造发明的一门先进科学。人类通过从动物身上得到的启发发明了很多东西。 小巧的蜂鸟不仅能垂直起落,而且在吮吸花蜜时能取直立姿势,悬在空中进退自如;野鸭能悠然自得地飞行在9500米的半高空;鸽子能够感受地震;海鸥、信天翁这些海鸟却可以通过眼睛附近一条盐腺把喝下去的海水中的盐分排出;鹰在高空具有超强的视力…… 那么,人类能从鸟类身上模仿出这些功能吗? 从始祖鸟的出现到现在,在这亿万年的漫长进化过程中,鸟类形成了许多卓有成效的导航、识别、计算、能量转换等系统,其灵敏性、高效性、准确性、抗干旱性都另人惊叹不已。人们研究这些结构和功能原理并加以模拟,用来改善现有的或创造新的机械、仪器、工艺,这就是仿生学研究的一项重要内容。 仿生学是1960年正式诞生的一门综合的边缘科学。目前,仿生学的研究,着重了下列几个方面。

感觉器官的访生。根据生物的感觉器官,来研制能够接受、记录和测定信号的装置。特别是各种有关视觉、听觉、嗅觉、触觉以及包括冷热、酸痛、振动和平衡等等感觉方面的新颖传感器。生物的各种感觉器官,经过千万年的锤练,无论在选择性、适应性、灵活性、灵敏度、抗干扰性、微型化等方面,和我们目前各种自动装置中的传感器相比较,都优越得多。 自组织系统和神经元的访生。主要是为了研制新颖的自动控制系统。生物控制器官的研究,重点是大脑系统,揭开它的秘密,对创造人工的信息发射、按收、传送、加工和贮藏等装置,是非常有益的。 生物运动器官的仿生。例如肌肉是一个高效率的发动机,它把化学能变换为机械能,其效率在80%左右,而近代汽轮发电机系统的效率—殿只在40%左右。据报道,一种用聚丙烯酸制成的“人造肌肉”已经问世,它的应用远景是广阔的,如用于宇航来控制宙飞船;通过人造肌肉,也可以利用河水与海水之间存在着的天然的化学能差,来获得大量的廉价的机械能。 生物力学的仿生。科学工作者在研究鸟类、昆虫、鱼类等结构的基础人已经创造了模拟各种生物在陆上、空中、水里的运动器官。如可供实用的扑冀机;模仿膝关节的液压系统;能提高鱼雷航速的人工

《走近动植物》设计方案1

《走近动植物》综合实践活动设计方案 三河市第四小学田雪静 【活动背景分析】: 自然界有着种类繁多的动植物,它们为了求得生存与发展,逐渐具备了各种各样的奇异本领。这些本领,吸引着人们去想象和模仿。小学生更是对动植物充满好奇,他们想知道植物也会流血吗?含羞草为什么爱害羞?鲸为什么要喷水?壁虎为什么能“飞檐走壁”?……面对这些,孩子们充满了强烈的喜爱与好奇。针对这一情况,我们确定了《走近动植物》这一研究主题,让学生走进动植物王国,了解动植物的独特本领,感受动植物给我们生活带来的发展变化。 【活动目标】: 知识与能力: 1.通过观察、比较、分析、归纳,使学生了解动植物的外形、结构、仿生本领以及一些自我保护方法,体验动植物的奇妙。 2.通过了解动植物生存的本领,深刻体会发明、创造,给人类带来科技的进步,改善了人类的日常生活条件。 过程与方法: 1.通过对动植物资料的搜集整理,培养学生对信息的收集、分析、整理能力。 2.通过观察思考、查阅资料、小组探究等活动,培养学生探究学习的方法与能力。 情感态度与价值观: 1.通过开展对动植物的研究活动,激发学生的探究兴趣,培养学生的团队合作意识和实践创新能力。 2.通过小组探究活动,培养学生了解动植物、关爱动植物、保护动植物的意识。 【活动对象】:五年级(1)班全体学生 【指导教师】:田雪静 【活动形式】: (1)组织形式①个人、小组、班级活动相结合 (2)实践形式①调查访问②研究、设计③小组合作交流④规划、表达、反思 【活动安排】: 本次活动计划分为四个阶段:第一阶段:确定课题,分组制定活动计划(1周);第二阶段:自主探究、实践体验。深入实际调查、访问(2周);第三阶段:信息整理、成果总结阶段(1周);第四阶段:成果展示、交流评价(1周) 【研究过程】 一、活动准备阶段:确定主题、设计方案 活动内容:根据研究主题、分解子课题、设计方案 活动目标:通过创设问题情境,激发学生的内在动机,使学生产生发现问题、提出问题,

仿生学的例子

仿生学的例子 仿生学的例子(1): 蝙蝠与雷达 蝙蝠会释放出一种超声波,这种声波遇见物体时就会反弹回来,而人类听不见。雷达就是根据蝙蝠的这种特性发明出来的。在各种地方都会用到雷达,例如:飞机、航空等。 仿生学的例子(2): 苍蝇与小型气体分析仪 令人厌恶的苍蝇,与宏伟的航天事业似乎风马牛不相及,但仿生学却把它们紧密地联系起来了。苍蝇是声名狼藉的“逐臭之夫”,凡是腥臭污秽的地方,都有它们的踪迹。苍蝇的嗅觉个性灵敏,远在几千米外的气味也能嗅到。但是苍蝇并没有“鼻子”,它靠什么来充当嗅觉的呢原先,苍蝇的“鼻子”——嗅觉感受器分布在头部的一对触角上。 每个“鼻子”只有一个“鼻孔”与外界相通,含上百个嗅觉神经细胞。若有气味进入“鼻孔”,这些神经立即把气味刺激转变成神经电脉冲,送往大脑。大脑根据不同气味物质所产生的神经电脉冲的不同,就可区别出不同气味的物质。因此,苍蝇的触角像是一台灵敏的气体分析仪。 仿生学家由此得到启发,根据苍蝇嗅觉器的结构和功能,仿制成一种十分奇特的小型气体分析仪。这种仪器的“探头”不是金属,而是活的苍蝇。就是把十分纤细的微电极插到苍蝇的嗅觉神经上,将引导出来的神经电信号经电子线路放大后,送给分析器;分析器一经发现气味物质的信号,便能发出警报。这种仪器已经被安装在宇宙飞船的座舱里,用来检测舱气体的成分。 这种小型气体分析仪,也可测量潜水艇和矿井里的有害气体。利用这种原理,还可用来改善计算机的输入装置和有关气体色层分析仪的结构原理中。 仿生学的例子(3): 鲸的前鳍--神奇能量的秘密! 座头鲸前侧有垒球般大突起的前鳍,能够划过水面,让它悠游在海洋里。但根据流动力学原理,这突起就应会妨碍前鳍的运动。 根据他的研究,费雪为风扇设计具突出边缘的叶片,叶片划过空气的效率比一般标准的风扇高百分20。他成立一家叫鲸鱼能量的公司来生产他的产品,很快地会将这项节能的技术授权给世界各地的公司工厂。但费雪心中的大鱼是风力能源。他相信只要加一些结节在涡轮机的叶片上将会改善整个产业,使得风力的价值更胜以往。 仿生学的例子(4): 斑马与斑马线 斑马生活在非洲大陆,外形与一般的马没有什么两样,它们身上的条纹是为适应生存环境而衍化出来的保护色。在所有斑马中,细斑马长得最大最美。它的肩高140-160厘米,耳朵又圆又大,条纹细密且多。斑马常与草原上的牛羚、旋角大羚羊、瞪羚及鸵鸟等共处,以抵御天敌。人类将斑马条纹应用到军事上是一个是很成功仿生学例子。 仿生学的例子(5): 蝴蝶与人造卫星 五彩的蝴蝶锦色粲然,如重月纹凤蝶,褐脉金斑蝶等,尤其是萤光翼凤蝶,其后翅在下时而金黄,时而翠绿,有时还由紫变蓝。科学家透过对蝴蝶色彩的研究,为军事防御带来了极大的裨益。在二战期间,德军包围了列宁格勒,企图用轰炸机摧毁其军事目标和其他防御设施。联昆虫学家施万维奇根据当时人们对伪装缺乏认识的状况,提出利用蝴蝶的色彩在花丛中不易被发现的道理,在军事设施上覆盖蝴蝶花纹般的伪装。因此,尽管德军费尽心机,

植物仿生学实例

植物仿生学 一、植物仿生学 大自然带给了人类无穷无尽的想象力,启示我们发明创造。人们根据植物的功能、形状等制造了各种各样的工具。源于“叶”的 灵感 ①叶缘启示: 相传春秋战国时期(公元前507年——公元前444年),中国建筑鼻祖木匠鼻祖—鲁班,在上山砍伐途中,攀爬时 手被锯齿草的边缘的齿划伤了,他仔细观察发现,原来叶子边缘有两排锋利的锯齿,于是受此启发,并经反复实践,制成了人类史上第一架带有锯齿的木工锯。

② 叶脉的启示: 浮水植物王莲有“水中花王”之称,一个体重35kg 的人坐在上面也不会下沉, 原来王莲圆形叶片上的直径可达1-2.5米,背面有许多相互交错的叶脉骨架结构, 里面还有气室使得叶子稳定的浮在水面,受叶脉支撑作用的启示,英国著名建筑 师约瑟,以钢铁和玻璃为建材,设计了一个顶棚跨度很大的展览大厅—“水晶宫”, 它既轻巧、雄伟又经济适用,不仅成就了1851年的第一届世博会,也为近现代功 能主义建筑构建了雏形。 植物仿生学

③叶子排列的启示 车前草,叶子在茎上排列成的螺旋状,夹角为137030’30”。一层顺着一层,错落有致。只有这样叶子才能得到最多的阳光。建筑师根据车前草对植物的通风、采光都具有最佳效果的特性,建造了螺旋状的高楼,这样既通风,又使高楼各个部分受到均匀的太阳光。建筑仿生学是大有作为的一门使用科学技术,他将帮助人们征服地下、天空和海洋,建筑蔚为壮观的地下街区、海底乐园和太空体育城。 植物仿生学

④ 叶序的启示 德国波恩大学的科研人员发现,莲叶上有许多非常微小的绒毛和蜡质凸起物。这种粗 糙的叶片是干净的,而表面光滑的叶片反而需要清洗。模仿莲叶的自净原理,人们开发 出具有防污功能的自净涂层产品,其表面会形成类似茶叶的凹凸形貌,构筑一层疏水层。 这样一来,灰尘颗粒只好在涂层表面“悬空而立”,并最终在风雨冲刷下“一扫而净”。 此外,叶面形状也启迪了人们的思维。椰子树很高,叶片巨大,但每遇飓风和暴雨也很 少被折断。研究发现,椰子叶面呈“之”字形,可以承受更大的压力。 据此,建筑师设计出了结构薄、面积大 的楼房顶棚、薄状石棉板等。 植物仿生学

仿生学作文

仿生学作文 许多动物的尾巴都有保持平衡的作用,像小松鼠在很高的树上跳来跳去,就是靠大尾巴来保持平衡的。 小猫经常在树上或屋顶上跑来跑去,动作又快又灵活,也不会摔伤,那么为什么小猫从屋顶上跳下来不会摔伤呢? 我上网查了查资料。原来,小猫具有很好的平衡能力,它从高处往下跳的时候,总是脚先着地,身体站得稳稳的。小猫的尾巴也能帮助它保持平衡,还有啊,小猫的脚底长有一层厚厚的肉垫,就像穿上了柔软的运动鞋,所以小猫从高处跳下来时不会摔伤。 根据这个启示,我有了一个新奇的想法,那就是:我想发明一种运动鞋。这种鞋是专门为小孩子设计的,小孩天生就是活蹦乱跳的,在他蹦跳的同时难免会因为没站稳而磕伤膝盖或胳膊,这双运动鞋就解决了这个问题。鞋子的鞋底,最底层是硬的。但中间层是软的,穿着非常舒适,当小孩子从高处跳下来时,这种鞋还有一种保持平衡的作用,所以落地时也会站得稳稳的、轻轻的,就像小猫一样。 这种鞋的图案也是小孩子最喜欢的“喜羊羊与灰太狼”的图案,颜色也有很多种:有白色的、有黑色的、有淡蓝色的、还有浅紫色和浅粉色等等。我想如果真有这样的鞋发明出来,应该会很受广大市民欢迎的吧? 回音壁与仿生学 有一天,我和爸爸站在山顶上,看着眼前的美景,情不自禁地大叫起来,这时,传来了一阵阵回声,爸爸就给我讲起了北京的回音壁。 “北京的回音壁是一个声学建筑物,只要向回音壁小声地说一句话,在另一边的人也能听得到,这就是回音。因为声音像光一样,也可以反射回来。” “那为什么站在小屋子里就听不到回声了呢?”我问道,“因为房子太小,反射回来的声音用时太短了,基本上跟原来的声音重合在一起难以分辨。如果站在一间大屋子里说话就能听见回声了,这是因为反射回来的声音时间长,跟原来的发声就有了足够的时间间隔。人们通过回声的原理,发明了超声波探测仪,这就是仿生学原理。” 仿生学还有很多例子,如人们通过长“牙齿”的草发明了锯东西的锯子,贝壳内的蛋白质生成的胶质非常坚固,于是可以用它来做外科手术的缝合线……。 大自然是人类的老师,给了我们许多启示。我们要用锐利的眼睛去观察它,才会产生一个又一个的奇迹。

仿生学例子

仿生学例子 一 1.壁虎脚趾对制造能反复使用的粘性录音带提供了令人鼓舞的前景。 2.贝用它的蛋白质生成的胶体非常牢固,这样一种胶体可应用在从外科手术的缝合到补船等一切事情上。 3.从萤火虫到人工冷光; 4.苍耳属植物获取灵感发明了尼龙搭扣。 5.电鱼与伏特电池; 6.水母的顺风耳,仿照水母耳朵的结构和功能,设计了水母耳风暴预测仪,能提前15小时对风暴作出预报,对航海和渔业的安全都有重要意义。 7.由令人讨厌的苍蝇,仿制成功一种十分奇特的小型气体分析仪。已经被安装在宇宙飞船的座舱里,用来检测舱内气体的成分。 8.屋顶瓦楞模仿动物的鳞甲 9.人们根据蛙眼的视觉原理,已研制成功一种电子蛙眼。这种电子蛙眼能像真的蛙眼那样,准确无误地识别出特定形状的物体。把电子蛙眼装入雷达系统后,雷达抗干扰能力大大提高。这种雷达系统能快速而准确地识别出特定形

状的飞机、舰船和导弹等。特别是能够区别真假导弹,防止以假乱真。 电子蛙眼还广泛应用在机场及交通要道上。在机场,它能监视飞机的起飞与降落,若发现飞机将要发生碰撞,能及时发出警报。在交通要道,它能指挥车辆的行驶,防止车辆碰撞事故的发生。 10.根据蝙蝠超声定位器的原理,人们还仿制了盲人用的“探路仪”。这种探路仪内装一个超声波发射器,盲人带着它可以发现电杆、台阶、桥上的人等。如今,有类似作用的“超声眼镜”也已制成。 11.模拟蓝藻的不完全光合器,将设计出仿生光解水的装置,从而可获得大量的氢气。 12.嗅觉灵敏的龙虾为人们制造气味探测仪提供了思路。 13.根据对人体骨胳肌肉系统和生物电控制的研究,已仿制了人力增强器——步行机。 14.现代起重机的挂钩起源于许多动物的爪子。 15.船桨模仿的是鱼的鳍。 16.锯子学的是螳螂臂,或锯齿草。 二 1。苍蝇-----小型气体分析仪。

案例动物与人类生活的关系

案例动物与人类生活的关系 动物与人类生活的关系 苗喜林 一、课程资源分析 本节可供开发利用的课程资源很丰富,自从人类出现以来就和动物们相依相存,共同生活在地球上,如果没有各种动物人类将不会生存,更谈不上进步与发展。也正是因为人类与动物这种自古以来的密切关系,构成了本节课丰富而深厚的课程资源,如:动物在人类的衣、食、医、行、娱乐等方面的贡献的实例,或有关这些方面的奇闻趣事,自己在生活中的经验和见闻,最新的生物学技术的应用等等。 二、教学策略与手段 本节课利用两课时完成,第一节课以信息交流会的形式,让学生展示和交流他们收集到的有关动物与人类生活的关系的资料,以小组为单位进行,每个小组收集一个主题方向的内容,通过这样的交流与展示可以提高学生收集和处理资料信息的能力,表达和交流的能力。第二课时引导学生学习有关生物反应器和仿生的知识,以讨论的方式让学生明确生物反应器的优点,结合学生已有的知识基础说出各种仿生学的例子。 三、教学目标 1、知识与技能:举例说出现代生物学技术------生物反应器、仿生在人类生活和社会发展中的作用;说出利用生物反应器生产各种物质的优点。 2、过程与方法:通过参与调查动物在人类生活中的作用的活动,使学生掌握调查的一般方法。 3、情感态度与价值观:学会用辩证的观点看待动物在人类生活中的作用,建立可持续发展的观点;培养学生爱护动物的情感和热爱科学的态度。 四、教学重点与难点 1、学生积极参与调查动物在人类生活中的作用的实践活动,培养实践能力; 2、调查活动的组织、开展与落实。 五、教学流程 导入新课 师:同学们,动物是我们人类的好朋友,人类从在地球上出现开始,就与动物结下了不解之缘,动物与我们的生活有着密切的关系:你想进一步了解身边的动物吗?你知道关于生物的奇闻趣事吗?接下来让我们共同走进丰富多彩的动物世界,聆听和交流一下关于动物与人类生活关系的知识。开始我们的信息交流 会: 第一小组:我们组调查了动物与人类衣的关系,主要到服装店请教有关人士,通过调查我们发现我们所穿的衣物有很大一部分都来自动物,比如冬天时穿的羽绒服都是鸭、鹅等家禽身上的绒羽做成的;羊绒、羊毛衫等都是用羊或藏羚羊身上的绒毛织成的;高贵的裘皮大衣、皮草衣物来自于各种哺乳动物的皮毛;又柔

仿生学的例子有哪些

仿生学的例子有哪些 【篇一:仿生学的例子有哪些】 仿生学的经典例子15个欢迎光临,这里是语录频道!位置:>>仿生 学的经典例子15个发帖时间:2015-04-30 09:36 , 云无恙 | 15条回复,17041次阅读本文目录仿生学的经典例子:苍蝇与小型气体分析仪 令人讨厌的苍蝇,与宏伟的航天事业似乎风马牛不相及,但仿生学 却把它们紧密地联系起来了。 苍蝇是声名狼藉的“逐臭之夫”,凡是腥臭污秽的地方,都有它们的 踪迹。苍蝇的嗅觉特别灵敏,远在几千米外的气味也能嗅到。但是 苍蝇并没有“鼻子”,它靠什么来充当嗅觉的呢? 原来,苍蝇的“鼻子”——嗅觉感受器分布在头部的一对触角上。 每个“鼻子”只有一个“鼻孔”与外界相通,内含上百个嗅觉神经细胞。若有气味进入“鼻孔”,这些神经立即把气味刺激转变成神经电脉冲,送往大脑。大脑根据不同气味物质所产生的神经电脉冲的不同,就 可区别出不同气味的物质。因此,苍蝇的触角像是一台灵敏的气体 分析仪。 仿生学家由此得到启发,根据苍蝇嗅觉器的结构和功能,仿制成一 种十分奇特的小型气体分析仪。这种仪器的“探头”不是金属,而是 活的苍蝇。就是把非常纤细的微电极插到苍蝇的嗅觉神经上,将引 导出来的神经电信号经电子线路放大后,送给分析器;分析器一经 发现气味物质的信号,便能发出警报。这种仪器已经被安装在宇宙 飞船的座舱里,用来检测舱内气体的成分。 这种小型气体分析仪,也可测量潜水艇和矿井里的有害气体。利用 这种原理,还可用来改进计算机的输入装置和有关气体色层分析仪 的结构原理中。 仿生学的经典例子:蜂巢与偏振光导航仪沙发2015-04-30 09:38 | 作者:经典1蜂巢由一个个排列整齐的六棱柱形小蜂房组成,每个 小蜂房的底部由3个相同的菱形组成,这些结构与近代数学家精确 计算出来的——菱形钝角109。28’,锐角70。32’完全相同,是最 节省材料的结构,且容量大、极坚固,令许多专家赞叹不止。人们 仿其构造用各种材料制成蜂巢式夹层结构板,强度大、重量轻、不 易传导声和热,是建筑及制造航天飞机、宇宙飞船、人造卫星等的 理想材料。蜜蜂复眼的每个单眼中相邻地排列着对偏振光方向十分

仿生学

仿生学的发展历程 摘要: 自古以来,勤劳的人类就在不断地适应和改变这个环境,自然界就是人类各种技术思想、工程原理及重大发明的源泉。劳动创造了人类,人类也通过劳动创造了美好的现在,不断地劳动促进了神经系统尤其是大脑获得了高度发展,这也使得人类的能力和智慧远远超过生物界的其他类群。人类通过劳动运用聪明的才智和灵巧的双手制造工具,从而在自然界里获得更大自由。人类的智慧不仅仅停留在观察和认识生物界上,而且还运用人类所独有的思维和设计能力模仿生物,通过创造性的劳动增加自己的本领,由此诞生了仿生学。仿生产品已经运用到了人类生活的各个方面,极大促进了社会发展。 关键词:仿生,观察,思考,模仿 (一)仿生学的历史由来 地球上存在的亿万种生物,经过千百万年的进化、发展而来,这使得生物体的某些部位具有最可靠、最灵活、最高效、最经济的能力,为人类的效仿提供了无穷尽的资源。其实仿生一直伴随着人类,早在几千年以前勤劳的炎黄子孙就开始了观察,模仿自然界其他生物来制造工具为人类服务。在大禹时期,我国古代劳动人民观察鱼在水中用尾巴的摇摆而游动、转弯,他们就在船尾上架置木浆,效仿鱼类,极大改进了船只的效能。春秋战国时代(公元前450~500年),鲁班上山伐木,途中手指被茅草划破,他仔细观察叶片上的毛刺,从中得到启发,经反复试验,终于制成了人类史上第一把锯……但是这些模仿在人类

历史上也只是星星点点,运气占很大成分,限于时代科学技术的落后,使得人类无法了解身边生物的形态构造和生理机能,以至于无法形成一门独立的学科。而真正意义上的现代仿生学诞生的标志是1960 年美国人斯蒂尔根据拉丁文构成Bionics一词,同年在美国俄亥俄州达顿城(Dayton)的一个空军基地召开了全美第一届仿生学讨论会。美国军医Jack Ellwood Steel博士,给这门新兴的学科起了一个名字叫做bionics(仿生学),并给它下了这样一定义:“仿生学是模仿生物系统的原理以建造技术系统,或者使人造技术系统具有生物系统特征或类似特征的科学”,即仿生学就是“模仿生物的科学”[1]。现代仿生学是将通过观察、分析、研究掌握的自然界生物所具有的各种各样的特殊本领模拟、移植到各个工程技术领域中去,为促进人类社会进步发展所用。仿生学需要生命科学、物质科学、信息科学、脑与认知科学、工程技术、数学与力学以及系统科学等许多学科的交叉是一门很难划清边界的大学科[2]。 (二)仿生学的现状 仿生学是一门交叉性的学科,涉及物理学,数学,化学,电子学,生物物理学,生理学,心理学,以及通信,计算技术,建筑工程,航天,航海工程及系统科学等。近几十年来,人类的自然科学突飞猛进,尤其在生命、机械、材料和信息等科学快速发展的今天,各种先进的物理试验仪器发明创造出来,为人们更加系统的研究生物的形态性能,生理功能提供了基础。它不仅给人类的带来创新的理念与方法,也使人类从一个全新的角度观察世界,发现前人未发现的事物,实现科学技

蜻蜓翅膀结构在仿生学的应用

蜻蜓翅膀结构在仿生学的应用 班级:自动093 姓名:徐一茹学号:0904010130 一、前言 简单地说,仿生学就是模仿生物的科学。中国古代老子的核心思想之一:道法自然,意指按自然的启示和规律行事。1960年9月在美国召开了第一届仿生学讨论会,大会提出“生物原型是新技术的关键”的论题,确定了仿生学的定义和概念——仿生学就是模仿生物系统的原理来建造的技术系统,或使人造技术系统具有类似于生物系统特征的科学。仿生学的思想是建立在自然进化和共同进化的基础上的。大浪淘沙,在生物界“优胜劣汰”自然法则之下,经过亿万年的自然优化,留存下来的各种生物形态,往往是力与形式的 完美结合. 蜻蜓是无脊椎动物,昆虫纲,蜻蜓目,差翅亚目昆虫的通称。一般体型较大,翅长而窄,膜质,网状翅脉极为清晰。视觉极为灵敏,腹部细长、扁形或呈圆筒形,末端有肛附器。足细而弱,上有钩刺,可在空中飞行时捕捉害虫。蜻蜓形态优美被誉为“飞行的宝石”。身上有多处结构能给仿生学提供研究对象。本文主要从两个方面介绍蜻蜓的翅膀结构在仿生学的应用。 二、蜻蜓翅膀结构: 蜻蜓的翅膀主要翅脉和翅膜组成,还包括翅痣和关节。蜻蜓的翅膀仅占其体重的2%左右,翅膀的前缘和后缘呈流线型,增加了它的灵活性。

(1)翅脉 翅脉是翅膀的主要支撑结构。翅脉按纵向结构分布,有刚度较大的前缘脉,亚缘脉以及径脉,中脉,后肘脉和臀脉,再辅以横脉,它的前缘脉,亚缘脉和少部分横脉刚度较大,但有一定的柔韧性,而其余的纵脉和横脉刚度较低。有非常好的柔韧性。翅脉是管状结构,既减少了重量有增加了刚度。 (2)翅膜 翅膜是翅膀的主要的空气动力结构,它非常薄,一般只有2.3微米,但可以分为背部层(dorsal layer)、中间层(middle layer)和腹部层(ventral layer)。蜻蜓前翅表面覆盖了蜡质层,包含三种交错的纤维,这些纤维有两个功能:一是支撑翅膜,二是承担来自临翅脉的弯矩和扭矩,这层蜡质不能被水浸润,正是蜡质的存在,才使蜻蜓翅膀具有自清洁和防雨的功能。 (3)翅痣 翅痣是翅膀前端一块加厚的 角质区域(如右图所示),翅痣是空 腔,里面有液体。这块芝麻大小的结 构极具意义,他消除了飞行过程中翅 膀的震颤。Norberg对蜻蜓翅膀研究 时发现,一块翅痣的质量虽然只有蜻 蜓总体质量的0.1%,却可以提高临 界飞行速度的10%~20%。 (4)关节 关节也叫翅节(如左图所示),在 蜻蜓翅膀前缘的中间位置。有一个特殊的 节点,将翅膀的前后两部分铰接在一起, 其两边的结构可以相互转动但不能分离, 提高了蜻蜓膜翅的变形能力。这种关节的 结合方式在一定程度上起到了缓冲载荷、 保护翅面的作用。同时关节处还相当于一 个减震器,缓解高速拍翼时产生的震动。 三、蜻蜓翅膀结构在仿生学当中的应用 这个部分主要分两个方面介绍蜻蜓翅膀在仿生学上的应用,一是在飞行器上的应用,二是在建筑方面的应用。 (一)蜻蜓翅膀结构在飞行器方面的应用 蜻蜓的飞行能力是经过3亿多年的进化锤炼而成的,它们能作各种高难度、高机动性飞行动作,它们的翅膀产生的升力可比同样面积的飞机翅膀高10倍以上,因此,在飞行方面蜻蜒有许多值得人类借鉴的地方。现有的飞行器基本上都是采用固定翼或旋翼飞行方式,而自然界的飞行生物无一例外地采用扑翼飞行方式。与固定翼和旋翼飞行相比,扑翼飞行具有独特的优点,如原地或小场地起飞,极好的飞行机动性和空中悬停性能以及飞行能耗低,它将举升、悬停和推进功能集于一扑翼系统,可以用很小的能量进行长距离飞行,适合在长时间无能源补充

仿生学

仿生学 篇一:仿生学例子 仿生学例子 一 1.壁虎脚趾对制造能反复使用的粘性录音带提供了令人鼓舞的前景。 2.贝用它的蛋白质生成的胶体非常牢固,这样一种胶体可应用在从外科手术的缝合到补船等一切事情上。 3.从萤火虫到人工冷光; 4.苍耳属植物获取灵感发明了尼龙搭扣。 5.电鱼与伏特电池; 6.水母的顺风耳,仿照水母耳朵的结构和功能,设计了水母耳风暴预测仪,能提前15小时对风暴作出预报,对航海和渔业的安全都有重要意义。 7.由令人讨厌的苍蝇,仿制成功一种十分奇特的小型气体分析仪。已经被安装在宇宙飞船的座舱里,用来检测舱内气体的成分。 8.屋顶瓦楞模仿动物的鳞甲 9.人们根据蛙眼的视觉原理,已研制成功一种电子蛙眼。这种电子蛙眼能像真的蛙眼那样,准确无误地识别出特定形状的物体。把电子蛙眼装入雷达系统后,雷达抗干扰能力大大提高。这种雷达系统能快速而准确地识别出特定形

状的飞机、舰船和导弹等。特别是能够区别真假导弹,防止以假乱真。电子蛙眼还广泛应用在机场及交通要道上。在机场,它能监视飞机的起飞与降落,若发现飞机将要发生碰撞,能及时发出警报。在交通要道,它能指挥车辆的行驶,防止车辆碰撞事故的发生。 10.根据蝙蝠超声定位器的原理,人们还仿制了盲人用的“探路仪”。这种探路仪内装一个超声波发射器,盲人带着它可以发现电杆、台阶、桥上的人等。如今,有类似作用的“超声眼镜”也已制成。 11.模拟蓝藻的不完全光合器,将设计出仿生光解水的装置,从而可获得大量的氢气。 12.嗅觉灵敏的龙虾为人们制造气味探测仪提供了思路。 13.根据对人体骨胳肌肉系统和生物电控制的研究,已仿制了人力增强器——步行机。 14.现代起重机的挂钩起源于许多动物的爪子。 15.船桨模仿的是鱼的鳍。 16.锯子学的是螳螂臂,或锯齿草。 二 1。苍蝇-----小型气体分析仪。 2。萤火虫-----人工冷光; 3。电鱼------伏特电池; 4。水母------水母耳风暴预测仪, 5。蛙眼------电子蛙眼 6。蝙蝠超声定位器的原理------探路仪”。

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