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文檔簡介
仿生法?【創新故事】蒼蠅,被稱為“四害”之一,令人討厭。但科學家卻拜蒼蠅為師,克服了很多難題,發明了很多新玩意。?1.新型導航儀——振動陀螺儀。家蠅的特別之處在于它的快速飛行技術,這使得它很難被人類抓住。即使在它的后面也很難接近它。那么,它是怎么做到的呢??昆蟲學家研究發現,蒼蠅的后翅退化成一對平衡棒。當它飛行時,平衡棒以一定的頻率進行機械振動,可以調節翅膀的運動方向,是保持蒼蠅身體平衡的導航儀。科學家據此原理研制成一代新型導航儀——振動陀螺儀,大大改進了飛機的飛行性能,可使飛機自動停止危險的滾翻飛行,在機體強烈傾斜時還能自動恢復平衡,即使是飛機在最復雜的急轉彎時也萬無一失。?2.蠅眼照像機。蒼蠅的復眼包含4000個可獨立成像的單眼,能看清幾乎360度范圍內的物體。在蠅眼的啟示下,人們制成了由1329塊小透鏡組成的一次可拍1329張高分辨率照片的蠅眼照像機,在軍事、醫學、航空、航天上被廣泛應用。?【定義】什么是仿生法呢?各種動物和植物伴隨著我們度過了成千上萬年,但人類有意識地向它們學習卻是上世紀中期才開始的。人們往往在遇到難以解決的問題時就開始細心地觀察動物和植物,希望能從它們身上找到答案或啟示,這種有意識地模仿生物進行創新發明的方法叫仿生法。?我們為什么要認真向生物學習呢?有兩點:1.生物身上有太多我們不知道的秘密,而人對未知事物總是充滿了好奇。2.我們自己解決不了的問題通過向其他生物學習獲得了解決,生物身上有很多的優點,值得我們學習。?我們看一下飛機在研制過程中出現的問題:人們經過長期反復的實踐,使飛機不論在速度、高度和飛行距離上都超過了鳥類,但是在繼續研制更快更高的飛機時,設計師又碰到了一個難題,就是氣體動力學中的顫振現象。當飛機飛行時,機翼發生有害的振動,飛行越快,機翼的顫振越強烈,甚至使機翼折斷,造成飛機墜落,許多試飛的飛行員因此喪生。?飛機設計師們為此花費了巨大的精力研究消除有害的顫振現象,經過長時間的努力才找到解決這一難題的方法。就是在機翼前緣的遠端上安放一個加重裝置,這樣就把有害的振動消除了。可是,昆蟲早在3億年以前就飛翔在空中了,它們也毫不例外地受到顫振的危害,經過長期的進化,昆蟲早已成功地獲得防止顫振的方法。生物學家在研究蜻蜓翅膀時,發現在每個翅膀前緣的上方都有一塊深色的角質加厚區——翼眼或稱翅痣。如果把翼眼去掉,蜻蜓飛行就變得蕩來蕩去。實驗證明正是翼眼的角質組織使蜻蜓飛行的翅膀消除了顫振的危害,這與設計師高超的發明何等相似。如果早跟蜻蜓學習,問題早就解決了,用不著費那么大的工夫,還有很多飛行員為此付出了生命的代價。所以向生物學習很有價值。?那么如何應用仿生法呢?一、認真觀察生物的現象生物身上隱藏著巨大的秘密,讓我們來看一下:1.小蚋是翅振速率最快的昆蟲,每秒鐘可拍打60000萬次。2.螞蟻是力氣最大的昆蟲,它可支撐其體重300倍的重物。3.跳蚤是跳高冠軍,它一跳就是其體長的200倍。這相當于人跳400m高。4.蝗蟲是飛行能力最強的昆蟲,它可以連續不停地飛行9個小時。5.食量最大的天蛾幼蟲,它在出生一個月內可吃掉比其體重重80000倍的東西。6.移動最快的昆蟲是熱帶蟑螂,每秒鐘可移動40~43倍體長的距離,相當于人每秒前進130m。7.天蛾是嗅覺最靈敏的昆蟲,其雄蛾可以在十幾公里以外嗅到雌蛾散發出的氣味。雖然雌蛾釋放的信息素只有00001mg。?二、聯系實際問題創造性地解決仿生工程車蝎子?仿生學-------利用研究出來生物系統的結構和性質為工程技術提供新的設計思想和工作方式。提問:請問在你們的生活中有那些類似的仿生設計呢?請舉出三個例子:1、
2、3、
防毒面具蜂窩設計鯊魚皮膚?舉例研究:防毒面具防毒面具從外形上分析其仿生的來源?仿生原理:根據野豬長型鼻子中特殊的生理結構為基礎,開發出一種具有防御有毒氣體的工具。?舉例研究:蜂窩設計蜂窩輪胎蜂窩煤仿生優點:1、質量輕2、剛性高3、節省材料?舉例研究:鯊魚的皮膚海洋殺手------鯊魚由于它的游泳速度是同類魚中的最快,原因是因為??
提速武器——鯊魚皮泳衣
鯊魚皮表面粗糙的V形皺褶可以大大減少水流的摩擦力,使身體周的水流更高效地流過進而實現快速游動。?知識的拓展:仿生設計創造法應用仿照貝殼的形狀,建成了悉尼歌劇院,成為著名的地標式建筑。利用變色龍可以隨周圍環境改變自身顏色的特點,制作出來的戶外運動鞋。?飛機飛機的造型源于模仿飛鳥,這不僅僅是因為飛鳥的形態優美,而是其形態上的合理,由于它展開時身體扁平,體積小、重量輕,因而產生的風阻力小,使飛機飛行速度快且飛得高!?直升飛機?潛水艇潛水艇是模仿游魚,蛙泳是模仿青蛙,形態仿生便是利用具象的自然形態,結合相應的藝術處理手法與設計理念,使之成為一個既有觀賞性,又具使用功能的設計作品
?超強粘合劑
幾年前,科學家認識到壁虎足墊上數百萬個分叉的小剛毛所擁有的神奇力量,正是這種力量讓壁虎上演飛檐走壁的絕技。目前,科學家正在研制一系列模仿這種神奇力量的超強粘合劑,用以提高打造爬墻機器人?像海參一樣軟硬兼備的塑料
當受到驚嚇之后,身體柔軟的海參會分泌一種特殊化學物質,能夠在幾秒鐘之內將皮膚變硬,此時的皮膚如同一副鎧甲。這一軟硬兼備的本領為科學家提供了靈感,促使他們研制一種遇水之后即由硬變軟的塑料材料。?模仿海鷗的偵察機
美國佛羅里達州大學工程師里克·林德從海鷗身上得到啟發,研制出一種能在高層建筑周圍尋找出路,同時又可猛撲向林蔭大道的遠程遙控偵察機,很多現代戰場正是由高層建筑和林蔭大道構成。?在迅速飛動的各種形狀的小動物里,青蛙可立即識別出它最喜歡吃的蒼蠅和飛蛾,而對其他飛動著的東西和靜止不動景物都毫無反應。弄清了蛙眼的原理和結構,仿生學家就發明了電子蛙眼。青蛙與電子眼?水母順風耳水母的順風耳,仿照水母耳朵的結構和功能,設計了水母耳風暴預測儀,能提前15小時對風暴作出預報,對航海和漁業的安全都有重要意義。
?仿鳥設計為高鐵降噪
日本新干線高速列車是世界上速度最快的列車之一,每小時的行駛距離接近200英里(約合321公里)。除此之外,由于采用“取經”于貓頭鷹羽毛和翠鳥喙的降噪設計,行駛過程也出奇地安靜。?
螢火蟲的特異功能是由它體內所含的熒光素、熒光酶和氧氣相互作用的結果。
冷光燈?放眼看去,動物在長期進化中逐漸形成了適合生存環境的種種形態,而保持這種形態的骨骼系統在強度、硬度和穩定性等方而是很完美的。仿生建筑的分類骨架形態的建筑結構?昆蟲單復眼與生物顯微鏡高級研究用正置生物顯微鏡:內置“復眼”照明,使數碼成像更為理想。?汽車形態仿生??蝴蝶形建筑,在建筑形態上仿若一只只蝴蝶,在湖泊與樹林之間翩然飛舞。蝶型建筑讓建筑在最大比例上向湖泊開放,蝶翅部分由黃金分割的橢圓弧形成,使建筑與自然融為一體,宛若天成。同時因為蝴蝶翅膀與身體形態上的起伏,擴大了戶型觀景空間,讓建筑與藝術完美結合。淺水半島蝴蝶形建筑?竹筍形建筑竹筍形建筑,其建筑形態仿佛破地向山的竹筍,充滿著建筑爆發力。竹筍形建筑中大量的鋼架結構出現,使整個建筑體系在濃烈的現代主義風格中還兼具了工業文明的建筑表現形式。同時該建筑整體趨于飽滿的設計,讓建筑在視覺穩定性上達到一個新高度淺水半島?孔雀椅.漢斯·韋格納孔雀椅?蝴蝶和衛星控溫系統遨游太空的人造衛星,蝴蝶身體表面生長著一層細小的鱗片,這些鱗片有調節體溫的作用。人造衛星?鳥鳴壺?人們運用仿生法發明碩果累累:1.從螢火蟲到人工冷光。2.根據蛋殼發現拱形的承受力量。3.人們根據章魚發明煙霧彈。4.鼠標是仿老鼠的。5.防水衣服是仿荷葉造的。6.現代起重機的掛鉤起源于許多動物的爪子。7.船槳模仿的是鴨的蹼。8.潛水艇和魚的沉浮。9.變色衣服是學習蝴蝶上的鱗片。10.響尾蛇和空對空響尾蛇導彈。11.火箭升空利用的是水母、墨魚反沖原理。12.根據蝙蝠超聲定位器的原理,人們還仿制了盲人用的“探路儀”。這種探路儀內裝一個超聲波發射器,盲人帶著它可以發現電桿、臺階、橋上的人等。13.人們根據蛙眼的視覺原理,研制成功一種電子蛙眼。這種電子蛙眼能像真的蛙眼那樣,準確無誤地識別出特定形狀的物體。把電子蛙眼裝入雷達系統后,雷達抗干擾能力大大提高。?謝謝祝大家在創新活動中取得豐碩成果?樹立質量法制觀念、提高全員質量意識。10月-2310月-23Saturday,October14,2023人生得意須盡歡,莫使金樽空對月。08:53:4408:53:4408:5310/14/20238:53:44AM安全象只弓,不拉它就松,要想保安全,常把弓弦繃。10月-2308:53:4408:53Oct-2314-Oct-23加強交通建設管理,確保工程建設質量。08:53:4408:53:4408:53Saturday,October14,2023安全在于心細,事故出在麻痹。10月-2310月-2308:53:4408:53:44October14,2023踏實肯干,努力奮斗。2023年10月14日8:53上午10月-2310月-23追求至善憑技術開拓市場,憑管理增創效益,憑服務樹立形象。14十月20238:53:44上午08:53:4410月-23按章操作莫亂改,合理建議提出來。十月238:53上午10月-2308:53October14,2023作業標準記得牢,駕輕就熟除煩惱。2023/10/148:53:4408:53:4414October2023好的事情馬上就會到來,一切都是最好的安排。8:53
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