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時間:2018-08-02 23:09:54 來源: 作者:
象鼻為何能像手一樣靈巧?豬籠草為何能“捕食”蚊蟲?動物、植物界隱藏的這些秘密,正是人類發(fā)明創(chuàng)造的靈感來源之一。昨日,“從大自然來的絕妙點子——臺灣仿生科學(xué)展”登陸廣東科學(xué)中心,展期將持續(xù)3個月。觀眾還可在展覽設(shè)置的“工作坊”,做出自己的“仿生科技”作品。
文/廣州日報全媒體記者羅樺琳 通訊員吳晶平
圖/廣州日報全媒體記者楊耀燁
竹筏與獨木舟,貓頭鷹、翠鳥及草原雕,長長的帶木頭機關(guān)的象鼻……展廳充滿了濃厚的自然氣息。從臺灣科教館引進的“仿生”科學(xué)展,分為“什么是仿生”“從動物來的靈感”“由植物來的啟發(fā)”“從自然環(huán)境找解答”“挑戰(zhàn)工作坊”五個部分,引領(lǐng)觀眾在互動體驗中思考大自然的奧妙。
什么是仿生學(xué)?展覽引用了國際知名仿生學(xué)家珍妮·班亞斯對“仿生學(xué)”的詮釋影像紀(jì)錄作為開場。原來,“仿生學(xué)” 是一門跨領(lǐng)域的科學(xué),涵蓋生物、材料、工程、醫(yī)學(xué)、機械、農(nóng)業(yè)等多個領(lǐng)域,將來源于自然界的靈感轉(zhuǎn)化為人類社會可以利用的不同產(chǎn)品及解決方案。仿生科技的先驅(qū)是大家熟悉的科學(xué)家及藝術(shù)家達芬奇,他通過研究鳥類設(shè)計出最早的飛行器模型。
“從動物來的靈感”展區(qū),通過標(biāo)本、模型的展示,展出各種來自鳥類、爬蟲、昆蟲、哺乳類等的仿生科技。“由植物來的啟發(fā)”展區(qū),著重通過影像方式,展示來自植物的各種讓人驚奇的仿生科技。“從自然環(huán)境找解答”展區(qū),則包括伊甸園計劃、向草原學(xué)農(nóng)耕、森林般的企業(yè)經(jīng)營方式等展項。配合以上各區(qū)主題,展覽特別設(shè)置了“工作坊”,鼓勵觀眾使用回收材料,制作屬于自己的仿生科技作品。
動物界的啟發(fā):
從象鼻到仿生機械臂的研究
在展覽現(xiàn)場,記者看到一條長長的木頭制作的象鼻,觀眾只要拉動繩子,就可以了解到象鼻運動時肌肉活動的方式。大象鼻子末端能直接接觸地面、摘取喜愛的果實枝葉,精準(zhǔn)地把食物送入口中,宛如靈活精巧的手。
象鼻沒有任何骨頭或軟骨,如何靈活轉(zhuǎn)動并起到“手”的作用呢?原來,象鼻由15萬條肌肉束構(gòu)成,末端還有豐富的微血管和敏感的神經(jīng),像人的手指般具備觸感,更有類似雷達的功能,可偵測外界環(huán)境訊號傳回大腦。
根據(jù)象鼻得來的靈感,德國一家科技公司與歐洲最大科學(xué)應(yīng)用研究機構(gòu),共同開發(fā)出一款仿生機械手臂,能自由彎曲、拿東西,輕巧、靈活且準(zhǔn)確性高。
此外,大象叫聲的傳播方式也引起了科學(xué)家們的注意。史丹佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員在研究大象的叫聲時還發(fā)現(xiàn),大象的叫聲是由兩個不同的聲音組成的,一個是透過空氣傳送,另一個像地震波一樣,是從地面?zhèn)魉汀?/p>
值得一提的是,大象跺腳所產(chǎn)生的震波能傳到32公里外,大象可以借此震波有效溝通,此研究可能促成助聽器設(shè)計上的突破。
植物界的靈感:
從豬籠草到納米材料的開發(fā)
在“植物界”展區(qū),策展人員甚至將一些實物搬到了現(xiàn)場。原來,蓮葉之所以能“出淤泥不染”,是因為葉表有納米大小的細微突起,落在蓮葉上的雨水會因表面張力的作用形成水珠,葉上水珠與葉面接觸面積很小,只要稍微傾斜,水珠就會滾離葉面,把灰塵污泥的顆粒一起帶走,達到自我潔凈效果。
據(jù)介紹,“蓮葉效應(yīng)”是1997年由德國波恩大學(xué)植物學(xué)家巴斯洛得發(fā)現(xiàn)的,這種疏水性及自動清潔的特性,已啟發(fā)科學(xué)家研發(fā)出許多材料及商品,包括涂料、屋瓦、紡織品等,可保持物體表面的干燥與清潔。
在這里,觀眾還可以了解豬籠草“捕食”昆蟲的秘密。原來,豬籠草的捕食器具溝槽狀結(jié)構(gòu),表面布滿納米顆粒,可將一層薄薄的水固定在適當(dāng)位置,形成完美而平滑的水膜。昆蟲的足部含有油脂,由于摩擦力極低,踏上豬籠草平滑的表面隨即滑落籠中,而被捕食消化。
美國哈佛大學(xué)的研究團隊從此得到靈感,研發(fā)出一種新型超光滑自潔表面,稱之為“光滑注液多孔表面”,只需非常小的角度,無論是水、油、有機溶液、血液或昆蟲都會快速滑落。此產(chǎn)品能耐高壓且具自我修復(fù)能力,可應(yīng)用于液體傳輸、自我清潔、抗沾黏表面、輸血管道、微流體機電系統(tǒng)等。