1、 仿生法 【 创新故事 】 苍蝇，被称为“四害”之一，令人讨厌。但科学家却拜苍蝇为师，克服了很多难题，发明了很多新玩意。 1.新型导航仪 振动陀螺仪。家蝇的特别之处在于它的快速飞行技术，这使得它很难被人类抓住。即使在它的后面也很难接近它。那么，它是怎么做到的呢？ 昆虫学家研究发现，苍蝇的后翅退化成一对平衡棒。当它飞行时，平衡棒以一定的频率进行机械振动，可以调节翅膀的运动方向，是保持苍蝇身体平衡的导航仪。科学家据此原理研制成一代新型导航仪 振动陀螺仪，大大改进了飞机的飞行性能，可使飞机自动停止危险的滚翻飞行，在机体强烈倾斜时还能自动恢复平衡，即使是飞机在最复杂的急转弯时也万无一失。 2.蝇眼照像
2、机。苍蝇的复眼包含 4000个可独立成像的单眼，能看清几乎 360度范围内的物体。在蝇眼的启示下，人们制成了由1329块小透镜组成的一次可拍 1329张高分辨率照片的蝇眼照像机，在军事、医学、航空、航天上被广泛应用。 【 定义 】 什么是仿生法呢？各种动物和植物伴随着我们度过了成千上万年，但人类有意识地向它们学习却是上世纪中期才开始的。人们往往在遇到难以解决的问题时就开始细心地观察动物和植物，希望能从它们身上找到答案或启示，这种有意识地模仿生物进行创新发明的方法叫仿生法。 我们为什么要认真向生物学习呢？有两点： 1.生物身上有太多我们不知道的秘密，而人对未知事物总是充满了好奇。 2.我们自己解
3、决不了的问题通过向其他生物学习获得了解决，生物身上有很多的优点，值得我们学习。 我们看一下飞机在研制过程中出现的问题：人们经过长期反复的实践，使飞机不论在速度、高度和飞行距离上都超过了鸟类，但是在继续研制更快更高的飞机时，设计师又碰到了一个难题，就是气体动力学中的颤振现象。当飞机飞行时，机翼发生有害的振动，飞行越快，机翼的颤振越强烈，甚至使机翼折断，造成飞机坠落，许多试飞的飞行员因此丧生。 飞机设计师们为此花费了巨大的精力研究消除有害的颤振现象，经过长时间的努力才找到解决这一难题的方法。就是在机翼前缘的远端上安放一个加重装置，这样就把有害的振动消除了。 可是，昆虫早在 3亿年以前就飞翔在空中了
4、，它们也毫不例外地受到颤振的危害，经过长期的进化，昆虫早已成功地获得防止颤振的方法。生物学家在研究蜻蜓翅膀时，发现在每个翅膀前缘的上方都有一块深色的角质加厚区 翼眼或称翅痣。如果把翼眼去掉，蜻蜓飞行就变得荡来荡去。实验证明正是翼眼的角质组织使蜻蜓飞行的翅膀消除了颤振的危害，这与设计师高超的发明何等相似。如果早跟蜻蜓学习，问题早就解决了，用不着费那么大的工夫，还有很多飞行员为此付出了生命的代价。所以向生物学习很有价值。 那么如何应用仿生法呢？ 一、认真观察生物的现象 生物身上隐藏着巨大的秘密，让我们来看一下： 1.小蚋是翅振速率最快的昆虫，每秒钟可拍打 60000万次。 2.蚂蚁是力气最大的昆虫
5、，它可支撑其体重 300倍的重物。 3.跳蚤是跳高冠军，它一跳就是其体长的 200倍。这相当于人跳 400m高。 4.蝗虫是飞行能力最强的昆虫，它可以连续不停地飞行 9个小时。 5.食量最大的天蛾幼虫，它在出生一个月内可吃掉比其体重重 80000倍的东西。 6.移动最快的昆虫是热带蟑螂，每秒钟可移动 40 43倍体长的距离，相当于人每秒前进 130m。 7.天蛾是嗅觉最灵敏的昆虫，其雄蛾可以在十几公里以外嗅到雌蛾散发出的气味。虽然雌蛾释放的信息素只有 0 0001mg。 二、联系实际问题创造性地解决 仿生工程车 蝎子 仿生学 -利用研究出来生物系统的结构和性质为工程技术提供新的设计思想和工作方
6、式。 提问：请问在你们的生活中有那些类似的仿生设计呢？ 请举出三个例子： 1、 2、 3、 防毒面具 蜂窝设计 鲨鱼皮肤 举例研究：防毒面具 防毒面具从外形上分析其仿生的来源？ 仿生原理：根据野猪长型鼻子中特殊的生理结构为基础，开发出一种具有防御有毒气体的工具。 举例研究：蜂窝设计 蜂窝轮胎 蜂窝煤 仿生优点： 1、质量轻 2、刚性高 3、节省材料 举例研究：鲨鱼的皮肤 海洋杀手 -鲨鱼 由于它的游泳速度是同类鱼中的最快，原因是因为？ 提速武器 鲨鱼皮泳衣 鲨鱼皮表面粗糙的 V形皱褶 可以大大减少水流的摩擦 力，使身体周的水流更高效 地流过进而实现快速游动。 知识的拓展： 仿生设计创造法应用
7、仿照贝壳的形状，建成了悉尼歌剧院，成为著名的地标式建筑。 利用变色龙可以随周围环境改变自身颜色的特点，制作出来的户外运动鞋。 飞机 飞机的造型源于模仿飞鸟，这不仅仅是因为飞鸟的形态优美，而是其形态上的合理，由于它展开时身体扁平，体积小、重量轻，因而产生的风阻力小，使飞机飞行速度快且飞得高！ 直升飞机 潜水艇 潜 水艇是模仿游鱼，蛙泳是模仿青蛙，形态仿生便是利用具象的自然形态，结合相应的 艺术 处理手法与设计理念，使之成为一个既有观赏性，又具使用功能的设计作品 超强粘合剂 几年前，科学家认识到壁虎足垫上数百万个分叉的小刚毛所拥有的神奇力量，正是这种力量让壁虎上演飞檐走壁的绝技。目前，科学家正在研
8、制一系列模仿这种神奇力量的超强粘合剂，用以提高打造爬墙机器人 像海参一样软硬兼备的塑料 当受到惊吓之后，身体柔软的海参会分泌一种特殊化学物质，能够在几秒钟之内将皮肤变硬，此时的皮肤如同一副铠甲。这一软硬兼备的本领为科学家提供了灵感，促使他们研制一种遇水之后即由硬变软的塑料材料。 模仿海鸥的侦察机 美国佛罗里达州大学工程师里克 林德从海鸥身上得到启发，研制出一种能在高层建筑周围寻找出路，同时又可猛扑向林荫大道的远程遥控侦察机，很多现代战场正是由高层建筑和林荫大道构成。 在迅速飞动的各种形状的小动物里，青蛙可立即识别出它最喜欢吃的苍蝇和飞蛾，而对其他飞动着的东西和静止不动景物都毫无反应。 弄清了蛙
9、眼的原理和结构，仿生学家就发明了电子蛙眼。 青蛙与电子眼 水母顺风耳 水母的顺风耳，仿照水母 耳朵的结构和功能，设计了 水母耳风暴预测仪，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。 仿鸟设计为高铁降噪 日本新干线高速列车是世界上速度最快的列车之一，每小时的行驶距离接近 200英里 (约合321公里 )。除此之外，由于采用“取经”于猫头鹰羽毛和翠鸟喙的降噪设计，行驶过程也出奇地安静。 萤火虫的特异功能是由它体内所含的荧光素、荧光酶和氧气相互作用的结果。 冷光灯 放眼看去，动物在长期进化中逐渐形成了适合生存环境的种种形态，而保持这种形态的骨骼系统在强度、硬度和稳定性等方而是很完美的。 仿生建筑的分类 骨架形态的建筑结构 昆虫单复眼与生物显微镜 高级研究用正置生物显微镜： 内置“复眼”照明，使数码成像 更为理想。 汽车 形态仿生
