空客A380和草原雕有什麼關係?日本500系新幹線和翠鳥捕魚尖喙有什麼關係?魚群和風力發電又有什麼關係?……這些看起來八竿子打不著邊的事物,在重慶市科協主辦、重慶科技館承辦的「仿生——從大自然來的絕妙點子」展上,真的是「一家」呢。
45套展品 6日起可免費參觀
人類在大自然中生活了數百萬年,隨著科學技術的發展,人類智慧已經不僅僅是停留在觀察和認識生物界上,人類運用獨有的思維和設計能力,對自然界的生物進行模仿,將大自然的各種啟示與人類的先進技術結合起來,更好地造福人類。
仿生科技先驅達文西模仿鳥類飛行發明了飛行器。他曾在筆記中提到:即使人類不斷做出迎合各種用途的發明,但終究贏不過大自然的創造力,因為自然界裡的每一個構造,都是最美、最精細、最簡單的元素,不多也不少,就是剛剛好。
為了讓孩子位更了解仿生學,7月6日起至11月10日,重慶市科協主辦的、重慶科技館承辦的「仿生——從大自然來的絕妙點子」展在重慶科技館A區一樓臨展廳展出。
展覽從動物、植物、自然環境及未來創新等多方面詮釋了仿生的奧妙。現場不僅有45套展品,還通過互動展品、標本模型、動作製作等方式,讓觀眾了解仿生知識,培育孩子們的想像力,激發創造力。
奔馳參考箱魨魚研發了概念車
草原雕「幫」A380飛起來
A380空中巴士,A380-800飛機全長72.7米、機翼長79.8米、高24.1米,重量約560噸,這麼巨大的機身需要足夠升力才能託起。傳統機翼產生升力的原理,在於機翼上方空氣流動速度比下方快,上方的氣壓低於下方氣壓,從而將機翼向上推託起飛機。但傳統機翼在氣流通過翼尖時,會產生螺旋狀的旋轉空氣,稱為「翼尖渦流」,機翼下方的高壓空氣從翼尖四周向上流動,形成誘導氣流,降低機翼與氣流之間的相對角度,升力隨之減少。A380的原型機在測試時發現其翼尖會產生巨大的渦旋,如要補償飛機喪失的升力,機翼必須變得變得更長,比機場規定機翼的長度限制長3米。
而草原雕主要棲息於平原、草地、荒漠和低山丘陵地帶的荒原草地,善用氣流平衡,以最短的翅膀長度提供的最大升力。它們飛行時是靠熱流(寬度約為20米的上升暖氣流)在草原上展翅翱翔,所以翅膀不能太長,否則旋轉時會飛離熱流。為了製造最大升力,草原雕將翅膀末端羽毛向上彎曲,達到接近垂直的狀態,形成所謂的翼翹,藉此擾亂了翼尖渦流,大幅提升飛行效率。
工程師觀察草原雕的翅膀和飛行,並把原理應用到A380身上,設計出類似於草原雕翼尖羽毛的裝置——翼翹。修改後,通過機翼周圍的氣流非常順暢,翼翹成為阻擋氣旋轉的屏障,翼尖並未出現翼尖渦流。渦旋被引導到翼尖處的翼翹頂部分離,整個機翼表面都可產生有效的升力,其效率不遜於較長的機翼。工程師將翼翹做成近科垂直的形狀,可將翼展長度縮到最短,同時達到降低燃料消耗的效果。
科學家根據沐霧甲蟲研發了晨露收集器
魚群讓風力發電效率更高
魚類經常以緊密、成群結隊的方式在海底移動,隊伍前方的魚只遊動時尾巴後方產生渦流,後方的魚只就能利用渦流能量輕鬆跟上隊伍。
傳統的風力發電機因為扇葉巨大,需要佔用大片土地,其巨大體積也對自然景觀造成破壞。加州理工學院受魚群遊動啟發,設計出一種可節省空間的風力發電機、高10米,外形為緊密排列的直筒狀,前方發電機轉動產生的氣流能吹動後方,有效節省空間並提升效率。
重慶科技館工作人員展示做好的手工「永續城市」
蚊子咬人不痛 幫科學家研發不痛的注射器
為什麼我們被蚊子咬的時候常沒有感覺?原來蚊子的口器有六根針,其中兩根管狀具有鋒利的鋸齒可以劃破皮膚,減少接觸神經的面積,使疼痛大大減輕;另外兩根針撐開皮膚組織幫助蚊子吸血,確認位置後才將真正的吸管插入皮膚吸血,針的前端會分泌麻醉及抗凝血的物質。
而過去注射針頭的研發方向在於生產更尖、更平滑、更細的針頭,然而這種方法無法避免刺激大面積皮膚神經。因此,仍會感覺疼痛。日本關西大學研究人員仿照蚊子吻部研發一種很小、鋸齒狀,矽膠材質的針,直徑只有十分之一毫米,大約是人類頭髮寬度,能夠大大減少疼痛感,未來可將造福糖尿病等經常需要注射的慢性病患者。
這些動物收集水氣的方法 可給水資源缺乏地區提供解決方案
德州角晰和刺角晰都有捕霧或雨水的集水能力。德州角蜥會拱起腹部、張開四肢、壓平身體、低下頭把流進下顎的雨水一飲而盡,刺角蜥則可收集夜間露珠凝結成的霧水。它們都是利用毛細現象來集水,在鱗片外表有蜂巢狀的微細裝飾,且鱗片間有複雜的毛細管系統,可以使表面成為超親水,形成穩定的水膜,可收集水氣,收集的水進入毛細管系統都輸送至同一目的地——它們的口中。已有研究模擬德州角蜥的表皮開發人造材質,未來可能運用於工業上,也可能為水資源缺乏地區提供解決方案。
非洲的納米比亞沙漠年雨量有時低於20毫米,是極度乾旱區域。在此生長、屬於擬步行蟲類的沐霧甲蟲,外殼上布滿親水性的小凸起物和疏水性的蠟物質。當來自南極洲的洋流遇到非洲大陸乾熱的風而產生濃霧時,沐霧甲蟲便會移動至迎風處駐紮,高舉背部利用外殼親水性凸起收集霧水、再透過疏水交錯結構儲存霧水、引至口中。設計師奇泰·帕克根據沐霧甲蟲的求生策略,開發了由不鏽鋼製成、如甲蟲背部拱頂的霧水收集器,可收集納米比亞沙漠常有晨霧水分子,供給人類使用,這個發明也因此獲獎而受到肯定。
看了展 還可參加這些互動活動
看完展,還可以免費參加現場的互動活動。
比如製作翅果飛行器,「用紙或紙杯等任何材料,做出一個可以在風管指定範圍內飛的飛行器。」而這個互動的線索則來自可以懸停在空中的蜂鳥、翅果飛行器、智能飛鳥、草原雕翼翹等展品的啟發。
讓輕薄的紙張能夠撐起寶物,則是利用桌上的紙,做出一個結構,讓水瓶站在兩個木塊之間。調整它們的距離,挑戰木塊距離可以多寬多高?其靈感線索來自有效率的家——蜜蜂、巨嘴鳥、啄木鳥為什麼不會腦震蕩、輕巧又堅固的構造等展品。
完成具有仿生概念的永續城市,是利用桌上的物料,做一個有仿生概念的永續城市。其靈感線索來自從紙板到魚子醬、撒哈拉森林計劃、原住民——巴拉告、學習熱帶雨林及人體循環的灌溉系統、森林般的企業經營方式;PAPK20/20等展品。
機械手掌,是通過觀察手的動作,利用現有材料做出一隻手臂,抓住桌上的杯子或紙碗。其靈感線索來自神奇的壁虎腳、快速敏捷的舌頭、象鼻像手一樣靈巧、蟑螂如何穿越障礙等展品。
上遊新聞·重慶晨報記者 羅薛梅