有「大智慧」的昆蟲,以昆蟲為靈感的四種發明技術!

2020-12-03 宇宙探索百科

小蟲有大智慧,跳蚤、蜘蛛以及一些昆蟲或許能賦予工程技術新靈感—

01 蝴蝶的晶體色彩

許多蝴蝶的翅膀和一些鳥類的羽毛如孔雀,有著絢麗色彩。不過,這種色彩不是由於翅膀上的色素產生的,而是由其表面的微觀晶體結構而形成的。光線被晶體分解成不同的色光,反射到觀察者的眼睛裡,這與我們能看到的彩虹的原理更為相似。

高通是美國一家上市公司,該公司仿效了蝴蝶翅膀的色彩原理並運用在名為Mirasol和Imod的顯示器中。科技人員還從使蝴蝶翅膀閃閃發光的分層結構獲取靈感,使顯示器無須使用背光源卻能「永遠發光」。

因為這類顯示器依靠的是環境光,而不需要人工照明,所以它的色彩在室外會更加鮮豔,而不像傳統的屏幕那樣在陽光下會逐漸褪色。由於屏幕本身不發光,所以耗電量可減少約90%。如果該技術應用在等離子電視上,比如一臺等離子電視耗電約為400瓦,一臺Mirasol 顯示器耗能可能只有40瓦。這種技術現在已經被應用到手機和其他具有用戶界面的設備上。

02 蜘蛛的反光網

據統計,全世界每年有上億隻鳥兒因撞擊玻璃而死,大型寫字樓及摩天大廈的玻璃幕牆尤其成了鳥兒的致命殺手。你有沒有想過,鳥兒為什麼不會撞到蜘蛛網呢?原來,蜘蛛網能反射紫外光,而鳥類與我們人類不同,是可以看到紫外光的動物。

蜘蛛肯定不想讓自己扮演「蛇吞象」的角色。對於大自己許多倍的鳥兒,蜘蛛既然明白無法將其收入囊中,於是就選擇了迴避。蜘蛛通過創建一個在鳥兒眼中堅不可摧的網,避免了鳥兒對蛛網的破壞,省卻了不斷修復蛛網的時間和資源。蜘蛛的這種聰明策略被德國的一家名為Glaswerke Arnold的玻璃公司學到手了,該公司的科技人員研發出了護鳥玻璃,並榮獲了創新大獎。

嵌入在這種玻璃板中的是一種呈不規則分布的紫外反射線。雖然人眼幾乎看不見這種反射線,但對於鳥類,這層線看起來卻像一道難以逾越的障礙物。建築物使用這種玻璃板後,鳥類撞擊事件下降了75%以上。

03 沙漠甲蟲的水源

在地球上最乾燥的地方,昆蟲找到了捕獲並飲用晨霧水分的方法。生活在納米比沙漠的擬步甲(一種甲蟲)外殼上覆蓋著微小的凸起,其高度僅有人頭髮絲粗細的兩倍,而其外殼本身則被一種高度親脂性(疏水)的蠟狀物質所覆蓋。

這種甲蟲在清晨的空氣中撅起它們的屁股,將霧氣中的水分吸附到外殼的微小凸起上,積聚成水滴,然後水滴就順著背落入甲蟲嘴裡。有位設計師基於擬步甲的這種策略發明了仿生裝置,並因此而獲獎。他用不鏽鋼模仿製作了與甲蟲背部相似的穹頂來收集霧滴,並讓水滴流入圓形的蓄水容器供使用。這種裝置有可能為生活在納米比沙漠的人們提供足夠的每日用水。

04 跳蚤的跳躍關節

「蜜蜂的膝蓋」,是上世紀20年代以來在英語國家被使用的俚語,用來指出類拔萃的事物。而澳大利亞政府下屬的聯邦科學與工業研究組織(CSIRO)發現,跳蚤的膝蓋也同樣十分完美。

CSIRO的科學家通過研究昆蟲的節肢彈性蛋白而獲取靈感,研製出了具有98%彈性的近乎完美的橡膠。許多昆蟲,包括跳蚤的關節都是由這種蛋白質構成的。

科學家把節肢彈性蛋白看作一種彈簧,它能吸收能量或壓力,而當壓力去除時它能將儲存的能量釋放出來。節肢彈性蛋白的彈性比合成橡膠甚至天然橡膠都高出許多。

節肢彈性蛋白能讓跳蚤儲存足夠的動能,一次跳躍的高度可達到其身長的100倍(相當於人類能夠跳600英尺高)。它是迄今已知最有效的彈性蛋白,將其工業合成後將有廣泛的用途,如提升心臟瓣膜的響應能力,製造彈力極強的跑鞋,等等。

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