仿生学科技的高端成果

仿生学科技的高端成果：不用空调的恒温建筑苏健1408030215环工二班自然界，生物的进化史就是一部解决困难化解危机的百科全书。从诞生于这个宇宙的第一天起，各种生物就不得不面临着这个错综复杂而又瞬息万变的生存环境，他们为了生存不断的接受挑战，并运用独一无二的策略去化解危机。也就是说，即使是面临同一问题，不同的生物也会有不同的自我保护方式。现在，科学家正逐步意识到，对于我们人类而言，这些不同种属的生物所启用的自我保护方式是一个大型的资料库。我们可以将之应用到生活中的各种领域中，比如说建筑业，医学，能源产生业，交通，食品制造业，以及食品包装业。生物仿生学是指对于每一种独一无二的生物进行研究，模拟其内在的、环保的、天然的特性，并将其应用于生活中，以此来化解我们日常生活中面临的困难。依赖着自然界赋予的灵感，研究者开发出了越来越多的解决问题的方案，因此保护生态环境以及保护濒危动植物的活动也应该日趋完善。有时候，为了保护一些不知名的动物，一项大型的开发项目就被搁置甚至说被取消了，有些人就会认为这是过激反应，但是他们应该意识到任何危及到濒危动植物的活动，终将影响到我们自己。在将来的某一天，这项活动所带来的后果将不仅损害我们的利益，而且将影响我们的切身生活。以下是一些应用了仿生学科技的高端成果：新型空调：向白蚁取真经在津巴布韦的哈拉雷，矗立着一座体型庞大的办公及购物群——约堡东门购物中心。该购物中心并没有安装空调，但是它凉爽宜人，它所消耗的能量只是与它同等规模的常规建筑的十分之一。它的设计灵感来源于非洲的白蚁，这些小生物们能够在它们的塔楼巢穴中维持一个恒定的温度。他们经常开启和关闭自己塔楼巢穴中的气口，使得巢穴内外的空气得以对流——冷空气从底部的气口流入塔楼，与此同时热空气从顶部的烟囱流出。这一发现被建筑大师麦克·皮尔斯应用到了建筑领域中，以期能够在一个闭合的空间里高效节能地，并且不用相关设备地控制温度。这项仿生科技的应用，不仅是节能增效，有利于环境保护，而且省下的空调设备的成本汇聚成了涓涓细流，造福了该建筑的租赁者，他们所付出的租金比周边建筑的租赁者要少了20%。风力涡轮机：创意来自驼背鲸来自于宾夕法尼亚州的西彻斯特菲尔德大学的弗兰克·费什博士对于驼背鲸的鳍状肢边缘的凹凸肿块非常感兴趣，并对此作了大量研究。他认为，这些凹凸缺口理论上看来会阻碍驼背鲸在水中的运动，但是事实并非如此。费什博士发现，这些奇妙的肿块有着恰到好处的形状，并且长在恰到好处的位置，这些可以帮助像鲸一样笨拙的大型动物行动灵巧。因为这些肿块所造成的漩涡将生成8%的浮力，以及减少32%的摩擦力。受此灵感的启发，费什博士发明了鲸动力，并将其应用于涡轮叶片，研制出新型的在叶片边缘制造出突起和结节的叶片。使用这种叶片的风力涡轮机，有着更高的效率和可靠性，以及超低的噪音。这种叶片也可应用于水力发电涡轮机，抽水泵，和通风设备中。箱仔鲀造就节能车最近，戴姆勒·克莱斯勒汽车的设计师设计出了一款新型的概念车，造型就是模仿那种异乎寻常且其貌不扬的热带箱仔鲀。设计师将其命名为“仿生型车”，并实现了多年来一直追求的节能减排的梦想，即是成功减少20%的燃油消耗，以及降低80%的氮氧化合物的排放量。每加仑的柴油可以使这款车跑满70英里，同样这款车也可使用天然气或者生物柴油作为动力。到目前为止，这款车型已经遥遥领先于近期即将研发的所有概念车。“壁虎侠”机器人很难想象出比昆虫更加灵活的生物，他们拥有着与生俱来的能力能够吸附在各种物体的表面，并且能够如同在水平地面行走一样地飞檐走壁。这点深深的打动了机器人研制者。昆虫的眼睛具有更高的分辨率，并且能看到比人类视野更宽阔的全景；另一方面，他们能够轻易的适应并融入到瞬息万变的环境中。这些都为科技的发展，探索的进行和防御的开展提供了很大的参考作用。美国国防部高级研究计划局最新研制的机器人就是仿生科技的一大见证。他们借鉴了昆虫和爬行动物的特性，旨在研发出可以漫步地球可以飞檐走壁也可以在别的物体表面行走的机器人。无论是从外观还是从动作上看，“机器粘人”都像极了壁虎，它运用摩擦牢牢的固定在光滑的物体上；“绝妙攀登者”则像是螳螂，每秒钟可以移动66厘米（相当于其体长的1.5倍）。英国巴斯大学的研究者同样致力于仿生机器人，模仿能够跳跃的昆虫。因为缺少肌肉，昆虫不得不依赖于瞬间发力，就像拉直一根弹簧并瞬间放松。运用这种原理，“机器跳人”借助于自身类似的系统，可以跳跃高达50厘米。罗德里·阿莫里，机器人的研制者，希望可以研发出改良后的版本，研制出可跳跃可弹动的机器人。这样一来，就可以不再使用美国航空和宇宙航行局的探测器在火星的表面笨拙的践踏了。甲壳虫引发的食品和能源站的新创意有很多人质疑撒哈拉森林计划的可行性，它是一个系统的意愿美好的项目，旨在将这块世界上最不适合居住的区域转变为一片繁茂而高产的绿洲，藉此为全非洲人民制造足够的能源。听起来不可置信，但是这项项目已经通过了计划阶段，并且已经在局部干旱地区执行落实，而且已经取得了不小的成绩。追本溯源，这项伟大的项目中的一个核心组成成分，是从诺米比亚的小小甲壳虫取暖并获得食物的生活方式中得来的灵感。白天，这种甲壳虫的黑色外壳就会吸收并发射出热量；晚上，它的体温会急剧下降，变得比周边物体更加低一些，这种温度的差异会使得水汽凝结在甲壳虫的硬壳上形成小水滴。每天早上，这种甲壳虫都会饮用此露水。撒哈拉森林计划就是将这一原理放大执行。蒸发的海水形成的水汽，或者是从海岸抽取的海水将会弥散在空气中，悬浮在温室的四周，为生长的作物提供一个湿润的生存环境；蒸发的海水遗留下来的盐分将凝结在温室后面的暗灰色管子上。在温室的边缘，布满了高密度的太阳能板，也就是用蒸馏过的水清洗的大镜子来吸收太阳光。这集中起来的热量将被用来加热水，使其变为水蒸气，来带动涡轮机的运作，以此发电。这个系统不仅能够生成这个温室所需水量的五倍，而且相当于其他太阳能工厂生产能量产出的两倍。这项撒哈拉森林计划所涉及的放生科技不仅来源于甲壳虫，同时也借鉴了一个自然界的过程，那就是水在地球上循环的水文运动系统，水从空气中凝结落在地面以及海上。这项计划已经在特纳利夫岛，阿曼记忆阿拉伯联合酋长国测试通过，它的设计者声称其同样适用于非洲，印度，中东的大部分地区，澳大利亚以及西班牙的局部地区。仿生科技不止是局限于一味的模仿自然服从自然，它更加注重将自然界的规律加以掌握，加以创新，并运用于环境保护和健康事业中去。大自然历来是个节约者，她运用最少的能量，耗费最少的资源，自我净化废物利用，来实现最大化的目的。这一模范带头作用应引起人们的重视，在当今环境日益恶化的情况下，我们需要缓和矛盾，加深与生物的交流，拉近与自然的关系。生物体内的成千上万种化学反应都是在酶催化下进行的。酶催化反应的特点是在常温、常压下，在一个很复杂的混合体系中专一地、高效地、有条不紊地进行着。其高效性就是指强大的催化能力。例如，同样是催化过氧化氢分解为水和氧气，过氧化氢酶的催化效率比一般无机催化剂高一千万倍。化学仿生学的任务之一就是仿照天然酶合成出人工酶。通过从生物体内分离出某种酶之后，研究清楚其化学结构和作用催化剂的催化机理，在此基础上设法人工合成这种酶或其类似物，用以实现相应的酶催化反应而制得相应的产品。在这方面已取得的成果的例子有：人工制得了合成氨基酸的酶，也制得了消化蛋白质用的常见的酶等。在这方面，对固氮酶的研究是一项非常重要的工作。固氮酶是豆科植物根部产生的一种酶，它在常温常压下就可以使空气中的氮气与某种或某些含氢物质发生反应变成氨提供给植物作氮肥。因此，模拟固氮酶研究如获得成功，将是化学仿生学上的一个十分重大的成果。环境与化学都与仿生学密不可分！