空客A380和草原雕有什么关系?日本500系新干线和翠鸟捕鱼尖喙有什么关系?鱼群和风力发电又有什么关系?……这些看起来八竿子打不着边的事物,在重庆市科协主办、重庆科技馆承办的“仿生——从大自然来的绝妙点子”展上,真的是“一家”呢。
45套展品 6日起可免费参观
人类在大自然中生活了数百万年,随着科学技术的发展,人类智慧已经不仅仅是停留在观察和认识生物界上,人类运用独有的思维和设计能力,对自然界的生物进行模仿,将大自然的各种启示与人类的先进技术结合起来,更好地造福人类。
仿生科技先驱达芬奇模仿鸟类飞行发明了飞行器。他曾在笔记中提到:即使人类不断做出迎合各种用途的发明,但终究赢不过大自然的创造力,因为自然界里的每一个构造,都是最美、最精细、最简单的元素,不多也不少,就是刚刚好。
为了让孩子位更了解仿生学,7月6日起至11月10日,重庆市科协主办的、重庆科技馆承办的“仿生——从大自然来的绝妙点子”展在重庆科技馆A区一楼临展厅展出。
展览从动物、植物、自然环境及未来创新等多方面诠释了仿生的奥妙。现场不仅有45套展品,还通过互动展品、标本模型、动作制作等方式,让观众了解仿生知识,培育孩子们的想象力,激发创造力。
奔驰参考箱鲀鱼研发了概念车
草原雕“帮”A380飞起来
A380空中巴士,A380-800飞机全长72.7米、机翼长79.8米、高24.1米,重量约560吨,这么巨大的机身需要足够升力才能托起。传统机翼产生升力的原理,在于机翼上方空气流动速度比下方快,上方的气压低于下方气压,从而将机翼向上推托起飞机。但传统机翼在气流通过翼尖时,会产生螺旋状的旋转空气,称为“翼尖涡流”,机翼下方的高压空气从翼尖四周向上流动,形成诱导气流,降低机翼与气流之间的相对角度,升力随之减少。A380的原型机在测试时发现其翼尖会产生巨大的涡旋,如要补偿飞机丧失的升力,机翼必须变得变得更长,比机场规定机翼的长度限制长3米。
而草原雕主要栖息于平原、草地、荒漠和低山丘陵地带的荒原草地,善用气流平衡,以最短的翅膀长度提供的最大升力。它们飞行时是靠热流(宽度约为20米的上升暖气流)在草原上展翅翱翔,所以翅膀不能太长,否则旋转时会飞离热流。为了制造最大升力,草原雕将翅膀末端羽毛向上弯曲,达到接近垂直的状态,形成所谓的翼翘,借此扰乱了翼尖涡流,大幅提升飞行效率。
工程师观察草原雕的翅膀和飞行,并把原理应用到A380身上,设计出类似于草原雕翼尖羽毛的装置——翼翘。修改后,通过机翼周围的气流非常顺畅,翼翘成为阻挡气旋转的屏障,翼尖并未出现翼尖涡流。涡旋被引导到翼尖处的翼翘顶部分离,整个机翼表面都可产生有效的升力,其效率不逊于较长的机翼。工程师将翼翘做成近科垂直的形状,可将翼展长度缩到最短,同时达到降低燃料消耗的效果。
科学家根据沐雾甲虫研发了晨露收集器
鱼群让风力发电效率更高
鱼类经常以紧密、成群结队的方式在海底移动,队伍前方的鱼只游动时尾巴后方产生涡流,后方的鱼只就能利用涡流能量轻松跟上队伍。
传统的风力发电机因为扇叶巨大,需要占用大片土地,其巨大体积也对自然景观造成破坏。加州理工学院受鱼群游动启发,设计出一种可节省空间的风力发电机、高10米,外形为紧密排列的直筒状,前方发电机转动产生的气流能吹动后方,有效节省空间并提升效率。
重庆科技馆工作人员展示做好的手工“永续城市”
蚊子咬人不痛 帮科学家研发不痛的注射器
为什么我们被蚊子咬的时候常没有感觉?原来蚊子的口器有六根针,其中两根管状具有锋利的锯齿可以划破皮肤,减少接触神经的面积,使疼痛大大减轻;另外两根针撑开皮肤组织帮助蚊子吸血,确认位置后才将真正的吸管插入皮肤吸血,针的前端会分泌麻醉及抗凝血的物质。
而过去注射针头的研发方向在于生产更尖、更平滑、更细的针头,然而这种方法无法避免刺激大面积皮肤神经。因此,仍会感觉疼痛。日本关西大学研究人员仿照蚊子吻部研发一种很小、锯齿状,硅胶材质的针,直径只有十分之一毫米,大约是人类头发宽度,能够大大减少疼痛感,未来可将造福糖尿病等经常需要注射的慢性病患者。
这些动物收集水气的方法 可给水资源缺乏地区提供解决方案
德州角晰和刺角晰都有捕雾或雨水的集水能力。德州角蜥会拱起腹部、张开四肢、压平身体、低下头把流进下颚的雨水一饮而尽,刺角蜥则可收集夜间露珠凝结成的雾水。它们都是利用毛细现象来集水,在鳞片外表有蜂巢状的微细装饰,且鳞片间有复杂的毛细管系统,可以使表面成为超亲水,形成稳定的水膜,可收集水气,收集的水进入毛细管系统都输送至同一目的地——它们的口中。已有研究模拟德州角蜥的表皮开发人造材质,未来可能运用于工业上,也可能为水资源缺乏地区提供解决方案。
非洲的纳米比亚沙漠年雨量有时低于20毫米,是极度干旱区域。在此生长、属于拟步行虫类的沐雾甲虫,外壳上布满亲水性的小凸起物和疏水性的蜡物质。当来自南极洲的洋流遇到非洲大陆干热的风而产生浓雾时,沐雾甲虫便会移动至迎风处驻扎,高举背部利用外壳亲水性凸起收集雾水、再透过疏水交错结构储存雾水、引至口中。设计师奇泰·帕克根据沐雾甲虫的求生策略,开发了由不锈钢制成、如甲虫背部拱顶的雾水收集器,可收集纳米比亚沙漠常有晨雾水分子,供给人类使用,这个发明也因此获奖而受到肯定。
看了展 还可参加这些互动活动
看完展,还可以免费参加现场的互动活动。
比如制作翅果飞行器,“用纸或纸杯等任何材料,做出一个可以在风管指定范围内飞的飞行器。”而这个互动的线索则来自可以悬停在空中的蜂鸟、翅果飞行器、智能飞鸟、草原雕翼翘等展品的启发。
让轻薄的纸张能够撑起宝物,则是利用桌上的纸,做出一个结构,让水瓶站在两个木块之间。调整它们的距离,挑战木块距离可以多宽多高?其灵感线索来自有效率的家——蜜蜂、巨嘴鸟、啄木鸟为什么不会脑震荡、轻巧又坚固的构造等展品。
完成具有仿生概念的永续城市,是利用桌上的物料,做一个有仿生概念的永续城市。其灵感线索来自从纸板到鱼子酱、撒哈拉森林计划、原住民——巴拉告、学习热带雨林及人体循环的灌溉系统、森林般的企业经营方式;PAPK20/20等展品。
机械手掌,是通过观察手的动作,利用现有材料做出一只手臂,抓住桌上的杯子或纸碗。其灵感线索来自神奇的壁虎脚、快速敏捷的舌头、象鼻像手一样灵巧、蟑螂如何穿越障碍等展品。
上游新闻·重庆晨报记者 罗薛梅
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