大自然鬼斧神工,蕴含丰富的科学原理,人类作为万物之灵,应该向大自然学习,从大自然中汲取营养。科学家从大自然中获取了许多灵感,成功产生了很多重要的发明创造。下面这20种重要的发明创造,是科学家通过研究动物的特性而受到启发,发明出来的。下面我们来一探究竟:
1、【鸟、蜻蜓、蚊子、蜜蜂-飞行器】
人类根据鸟在天空飞翔的原理,制造了各种飞行器。
每只蜻蜓的翅膀末端,都有一块比周围略重一些的厚斑点,这就是防止翅膀颤抖的关键。
飞机设计师研究苍蝇、蚊子、蜜蜂等的飞行方法,造出了许多具有各种优良性能的新式飞机。
2、【鲨鱼-泳衣】
第一代鲨鱼装模仿了鲨鱼的皮肤,在泳衣上设计了一些粗糙的齿状突起,以有效地引导水流,并收紧身体,避免皮肤和肌肉的颤动。
第二代鲨鱼装又增加了一些新的亮点,加入了一种叫做“弹性皮肤”的材料,可使人在水中受到的阻力减少4%。
此外,还增加了两个附件,附在前臂上由钛硅树脂做成的缓冲器能使运动员游起来更加轻松;附在胸前和肩后的振动控制系统能帮助引导水流。
3、【鲸-流线体船体】
鲸的外形是一种极为理想的“流线体”,而“流线体”在水中受到的阻力是最小的。
后来工程师模仿鲸的形体,改进了船体的设计,大大提高了轮船的速度。
4、【鱼-潜艇】
1680年,意大利发明家博列里通过对鱼类的观察,发现大多数鱼能依靠瞟的缩小或膨胀来调节身体的比重.从而在水中下沉或上浮。
当鱼要浮起来时,它便放松肌肉,使瞟变大,瞟内充满了空气,鱼所受到的浮力就大,鱼也就能浮起来;
如果收缩肌肉,瞟变小了,浮力减小,鱼就下沉;
瞟内一定量的气体还能使鱼体比重与水环境的比重相等,这样鱼就会停留在原地,既不上升也不下降。
根据鱼瞟的工作原理,博列里制造了一艘潜水艇。
现代潜水艇的外壳与内壳之间有专门的水舱,称为压载水舱,这是潜水艇的沉浮装置。
5、【苍蝇-气味探测器】
科学家们目前正在深入探索苍蝇,蝇没有鼻子,但苍蝇的嗅觉比狗还灵敏,能嗅到漂浮在空气中的各种气体,甚至能嗅到40公里以外的食物源及微弱的气味。据此,科学家发明了气味探测器,特别是,小型气体分析仪。
6、【从萤火虫到人工冷光】
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。
7、【电鱼与伏特电池】
经过对电鱼的解剖研究,发现在电鱼体内有一种奇特的发电器官。
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。
8、【水母耳朵-水母耳风暴预测仪】
海上风暴来临之前,海浪与空气摩擦产生8-13HZ的次声波,人耳无法听到,而水母特殊的听觉系统可以听到这种声音。
科学家通过研究,仿照水母的听觉系统,发明了水母耳风暴预测仪。
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。
9、【蝙蝠-雷达】
人类通过模仿蝙蝠的回声定位系统发明了雷达。
蝙蝠中的多数还具有敏锐的听觉定向(或回声定位)系统,可以通过喉咙发出超声波然后再依据超声波回应来辨别方向、探测目标的。
10、【蛋壳-建筑物】
蛋壳能够把受到的压力均匀地分散到蛋壳的各个部分。
建筑师根据这种“薄壳结构”的特点,设计出许多既轻便又省料的建筑物。
11、【仿生视网膜让盲者见到光明】
在植入了微小的仿生视网膜之后,3位失明患者不仅看到了明灭或者移动的光点,甚至还成功地用眼睛区别出杯子和盘子。
12、【蜘蛛-人工合成蛛丝】
蛛丝含有一种纤维蛋白,这种蛋白质和存在于毛发和羊角中的角质蛋白相似。
这种蛋白分泌出来后开始变得坚韧。
通过精细的平衡水的含量,蜘蛛和蚕可以防止纤维蛋白过快固化。
13、【昆虫—液压装置】
昆虫的蛹在羽化的时候的体液流到翅膀后,翅膀就慢慢的展开,也就说明昆虫的液压功能。
另外,昆虫跳跃时大腿肌肉收缩,压力增高,其内液体被压入小腿,即昆虫是基于液压原理在跳跃。
14、【猫眼—夜视仪】
在漆黑的夜晚,猫能清楚地观察老鼠的一举一动并敏捷地抓住它。猫为什么能在黑暗中看清东西呢?
就在于猫眼的视网膜上具有圆锥细胞和圆柱细胞,圆锥细胞能感受白昼普通光的光强和颜色,圆柱细胞能感受夜间的光觉。
科学家们便模仿猫眼研制出了夜视仪。夜视仪的功能是把图像的亮度增强显示,通过图像增强器后,其可视距离达2000米。
15、【蝴蝶—温度控制系统】
有一种蝴蝶的身体表面覆盖有一层细小的鳞片。
当外界气温升高时,这些鳞片会自动张开,以少太阳光照射的角度,从而减少对太阳光能量的吸收;
当外界气温下降时,这些鳞片又会自动闭合,紧贴在蝴蝶的体表,让太阳光直射在鳞片上,从而使蝴蝶能吸收更多的太阳光能量。
这样蝴蝶就可以在外界气温变化较大的条件下,仍然将自己的体温控制在正常的范围之内。
16、【乌龟—装甲车】
人们从乌龟身上得到的启示,发明现代战场上通用的武器–坦克。英国的一个上校斯温顿发现乌龟的壳坚不可摧。于是,便经过反复研究,设计了坦克。
17、【野猪的鼻子—防毒面具】
第一次世界大战中,德国用毒气攻击英法联军 使其伤亡严重。英法联军在后来收复被毒气袭击的失地的过程中,惊讶地 发现,这个地方的人与动物几乎都遭到了毒害,但是野猪没有受到一点伤害。
这个有趣的现象引起了科学家的注意,经过一番研究和实验,科学家们发现野猪之所以没有受到毒气的侵害,原因是它的鼻子。
原来,野猪有一个强有力的长嘴巴,并且喜欢用鼻子拱松泥土寻觅地里植物的根茎及一些小动物。在此过程中,如果它们嗅到强烈的刺激气味时,便会将鼻子和嘴巴拱进泥土里来躲避。当德军施放毒气时,聪明的野猪就是用这个方法躲过了灾祸。这有什么科学依据呢?
原来,野猪在用嘴和鼻子拱地的时候,毒气已经被松软的土壤颗粒吸附和过滤了,因此野猪没被毒死。
18、【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。
鱼雷诱饵似袖珍潜艇,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。
19、【长颈鹿和“抗荷服”】
长颈鹿是目前世界上最高的动物,其大脑和心脏的距离约3米,完全是靠高达160~260毫米汞柱的血压把血液送到大脑的。
按一般分析,当长颈鹿低头饮水时,大脑的位置低于心脏,大量的血液会涌入大脑,使血压更加增高,那么长颈鹿会在饮水时得脑充血或血管破烈等疾病而死。
但是裹在长颈鹿身上的一层、厚皮紧紧箍住了血管,限制了血压,飞机设计师和航空生物学家依照长颈鹿皮肤原理,设计出一种新颖的“抗荷服”,从而解决了超高速歼击机驾驶员在突然加速爬升时因脑部缺血而引起的痛苦。
这种“抗荷服”内有一装置,当飞机加速时可压缩空气,也能对血管产生相应的压力,这比长颈鹿的厚皮更高明了。
20、【鲸鱼和潜艇的“鲸背效应”】
当代核潜艇能长时间潜航于冰海之下,但若在冰下发射导弹,则必须破冰上浮,这就碰到了力学上的难题。
潜艇专家从鲸鱼每隔10分钟必须破冰呼吸一次中得到启迪,在潜艇顶部突起的指挥台围壳和上层建筑方面,作了加强材料力度和外形仿鲸背处理,果然取得了破冰时的“鲸背效应”。