創(chuàng)新方法之-仿生法

仿生法目前一頁\總數三十八頁\編于十二點【創(chuàng)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(fā)明了很多新玩意。目前二頁\總數三十八頁\編于十二點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？目前三頁\總數三十八頁\編于十二點昆蟲學家研究發(fā)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(jié)翅膀的運動方向，是保持蒼蠅身體平衡的導航儀?？茖W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。目前四頁\總數三十八頁\編于十二點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(yī)學、航空、航天上被廣泛應用。目前五頁\總數三十八頁\編于十二點【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(chuàng)新發(fā)明的方法叫仿生法。目前六頁\總數三十八頁\編于十二點我們?yōu)槭裁匆J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(yōu)點，值得我們學習。目前七頁\總數三十八頁\編于十二點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(xù)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(fā)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。目前八頁\總數三十八頁\編于十二點飛機設計師們?yōu)榇嘶ㄙM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?？墒牵ハx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(fā)現在每個翅膀前緣的上方都有一塊深色的角質加厚區(qū)——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(fā)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。目前九頁\總數三十八頁\編于十二點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(xù)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(fā)出的氣味。雖然雌蛾釋放的信息素只有00001mg。目前十頁\總數三十八頁\編于十二點二、聯系實際問題創(chuàng)造性地解決仿生工程車蝎子目前十一頁\總數三十八頁\編于十二點仿生學-------利用研究出來生物系統(tǒng)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目前十二頁\總數三十八頁\編于十二點舉例研究：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(fā)出一種具有防御有毒氣體的工具。目前十三頁\總數三十八頁\編于十二點舉例研究：蜂窩設計蜂窩輪胎蜂窩煤仿生優(yōu)點：1、質量輕2、剛性高3、節(jié)省材料目前十四頁\總數三十八頁\編于十二點舉例研究：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？目前十五頁\總數三十八頁\編于十二點

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。目前十六頁\總數三十八頁\編于十二點知識的拓展：仿生設計創(chuàng)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(huán)境改變自身顏色的特點，制作出來的戶外運動鞋。目前十七頁\總數三十八頁\編于十二點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(tài)優(yōu)美，而是其形態(tài)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！目前十八頁\總數三十八頁\編于十二點直升飛機目前十九頁\總數三十八頁\編于十二點潛水艇潛水艇是模仿游魚，蛙泳是模仿青蛙，形態(tài)仿生便是利用具象的自然形態(tài)，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

目前二十頁\總數三十八頁\編于十二點超強粘合劑

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目前二十一頁\總數三十八頁\編于十二點像海參一樣軟硬兼?zhèn)涞乃芰?/p>

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?zhèn)涞谋绢I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。目前二十二頁\總數三十八頁\編于十二點模仿海鷗的偵察機

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(fā)，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(zhàn)場正是由高層建筑和林蔭大道構成。目前二十三頁\總數三十八頁\編于十二點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(fā)明了電子蛙眼。青蛙與電子眼目前二十四頁\總數三十八頁\編于十二點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(yè)的安全都有重要意義。

目前二十五頁\總數三十八頁\編于十二點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。目前二十六頁\總數三十八頁\編于十二點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。冷光燈目前二十七頁\總數三十八頁\編于十二點放眼看去，動物在長期進化中逐漸形成了適合生存環(huán)境的種種形態(tài)，而保持這種形態(tài)的骨骼系統(tǒng)在強度、硬度和穩(wěn)定性等方而是很完美的。仿生建筑的分類骨架形態(tài)的建筑結構目前二十八頁\總數三十八頁\編于十二點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。目前二十九頁\總數三十八頁\編于十二點汽車形態(tài)仿生目前三十頁\總數三十八頁\編于十二點目前三十一頁\總數三十八頁\編于十二點蝴蝶形建筑，在建筑形態(tài)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(tài)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目前三十二頁\總數三十八頁\編于十二點竹筍形建筑竹筍形建筑，其建筑形態(tài)仿佛破地向山的竹筍，充滿著建筑爆發(fā)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(yè)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(wěn)定性上達到一個新高度淺水半島目前三十三頁\總數三十八頁\編于十二點孔雀椅.漢斯·韋格納孔雀椅目前三十四頁\總數三十八頁\編于十二點蝴蝶和衛(wèi)星控溫系統(tǒng)遨游太空的人造衛(wèi)星，蝴蝶身體表面生長著一層細小的鱗片，這些鱗片有調節(jié)體溫的作用。人造衛(wèi)星目前三十五頁\總數三十八頁\編于十二點鳥鳴壺目前三十六頁\總數三十八頁\編于十二點人們運用仿生法發(fā)明碩果累累：1.從螢火蟲到人工冷光。2.根據蛋殼發(fā)現拱形的承受力量。3.人們根據章魚發(fā)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