灵感源自自然的八个设计

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  早在15世纪,达•芬奇便通过对鸟类的研究发现研制了飞行器。与人类研发的技术相比,大自然的解决之道往往更经济、更有效、更耐用。在设计新产品的过程中,工程师往往需要从大自然的设计中获取灵感。
  
  1.日本新干线
  
  日本新干线的时速可达320千米,但其发出的巨大噪音往往超过环境标准,穿过狭窄的隧道时,列车甚至会产生音爆。造成这一问题的部分原因在于车鼻的形状。为了解决这个问题,工程师从翠鸟身上获得灵感。翠鸟潜入水中时几乎不会水花飞溅,其啄呈流线型,从一端到另一端的直径逐渐增大。它们像楔子一样楔入水中,快速穿过水流。工程师于是研发出性能更高的子弹形车鼻。新干线500系列高速列车于1997年投入使用,不仅噪音低,而且速度提高了10%,同时耗电量减少15%。
  
  2.奔驰仿生概念车
  
  树木和骨骼非常坚固同时重量较轻。为了均匀分散压力,树木增强受压最大的地方的木质,骨骼也是如此。工程师将这一特性融入结构设计,从而让材料的重量和性能之间实现最佳平衡点。奔驰仿生概念车便具有轻而坚固的特性,类似设计还将被应用于其他量产车型。
  
  3.可弯曲自修复混凝土
  
  人的皮肤被割伤,除非伤势很严重,一般都会自行愈合,因为人体的微脉管系统很快就会给皮肤输送材料,帮助修复伤口。美国工程师研发的混凝土拥有与皮肤类似的特性,破碎之后能够自行“愈合”。他们利用特殊的微纤维加固水泥。这种纤维允许混凝土弯曲,即使发生断裂,裂口宽度也只有头发直径那么小。断裂后,这种混凝土吸收周围空气中的湿气而后软化并“生长”,填补裂缝。自愈合混凝土的造价是传统混凝土的3倍,但由于维护成本降低,足以抵消高出的造价。
  
  4.抑菌材料
  
  与鲸和海牛的皮肤不同,鲨鱼身上并不会附着藻类或者藤壶。这种特性似乎与名为“肤齿”的小鳞片有关。美国一家公司模仿鲨鱼皮的图案和结构,开发出一种名为“Sharklet”的抑菌材料,把它粘贴在导尿管等医疗装置上,可以抑制细菌生长。
  
  5.自动供水系统
  
  有“多刺恶魔”之称的棘蜥利用皮肤上的沟槽收集水。当夜晚温度降低时,皮肤上的露水通过毛细管作用流入口内。仿照这种机理研制出的自动供水系统能够收集和分配天然蒸馏水,帮助数百万人获取清洁淡水。
  
  6.无痛注射针头
  
  被蚊子叮咬过的皮肤又红又痒,但在其刺吸式口器刺入皮肤之时,人们根本感觉不到。这种昆虫的吸管呈锯齿状,能够最大限度地缩小与人的皮下神经接触的范围。相比之下,那些光滑的皮下注射针头,则会引起人的疼痛和不适。日本工程师从蚊子身上获取灵感,研发出边缘呈锯齿状的微型无痛针头。
  
  7.纯天然空调
  
  不管外面如何潮湿、干燥、灼热或者冰冷,白蚁丘内部几乎始终保持恒定不变的温度和湿度。为了做到这一点,白蚁一天之内重复打开和关闭一系列供热和冷却喷口。在设计非洲一座购物中心和办公楼时,建筑师对白蚁丘的结构进行了研究,使该建筑能耗只有类似建筑的10%。
  
  8.高性能冲浪板
  
  座头鲸鳍状肢前缘的波纹帮助它们优雅而迅速地在海水中穿行。这些波纹名为“小结节”,可减少阻力,允许身躯巨大的座头鲸在水中自由游动,甚至可以绕着小圈游动。冲浪板制造商于是为冲浪板安装了一个模仿座头鲸鳍状肢的“鳍”。
  【责任编辑】庞云
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