奇思妙想小发明：发明方法之巧妙仿生法

发布时间： 2018-09-29 3812

地球上的生物在漫长的进货过程中，通过自然选择，形成了许多卓有成效的器官或形态，其结构的精巧和可靠达到了令人难以置信的地步。例如，螳螂能在0.05秒的瞬间，计算出眼前小昆虫的速度、方向和距离，并能将其一下子捕获。蝙蝠是靠超声波定位的，蝙蝠的超声波定位器只有几分之一克，但是它能精确地导向，蝙蝠能依靠它迅速捕到昆虫，上万中蝙蝠在一个山洞里飞翔互不碰撞。生物具有各种丰富多彩的功能，具有复杂和精巧的机构，其奇妙程度是难以想象的。我们能否把生物的这些功能、机构运用到技术发明上去呢？

有一门仿生学的科学，它就是把各种生物系统所具有的功能原理和作用机理作为生物模型进行研究，希望在技术发明中能够利用这些原理和机理，实现新的技术设计并制造出更好的新型仪器、机械等。在实用发明中，仿效生物系统的功能、机理制造出产品的方法，就叫做仿生法。

让我们举几例来说明这种仿生法在创造发明中的作用。

（1）人造海豚皮的说明

海豚在游泳时能轻而易举地超过快速航行的船只。原因在哪呢？科学研究表明，海豚不仅有一个理想的流线型体形，而且还有特殊的皮肤结构。海豚的皮肤分两层：外层薄而富有弹性，其下面是乳头层和刺状层。乳头下面有稠密的胶原纤维和弹性纤维联系，其间充满脂肪。海豚皮肤的这种结构有许多作用，从快速流动来说，它起消振器的作用，使水流引起的振动减弱，防止湍流的形成和液流的破坏。

人们依照海豚皮的这种功能和结构，研制成一种人造海豚皮，这种人造海豚皮由三层橡胶组成，表皮层平滑，厚约0.5毫米，起支持板的作用，它与船上的壳体连接。试验表明，把这种人造皮贴到鱼雷上时，鱼雷在水中的运动阻力至少减小50%。

（2）联动刃钻头的发明

恐龙已在地球上消失了。但是，考古人员发掘出来的恐龙的化石表明，有一种吃草的恐龙高数米，长达20多米，估计质量为40多吨。这么大的身躯，每天要消耗上吨的植物来维持生命，但是，恐龙的嘴很小，小小的口腔怎样才能将这么多植物嚼碎呢？原来，恐龙的口腔中排列有几排牙齿，每排有几十颗，一口牙约有四五百颗，有的多达2千颗以上。

按照恐龙的牙齿排列，人们发明了一种由两排刃齿组成的联动刃钻头。这种新型钻头的钻进速度比——般钻头要快一倍。其实，某些动物的器官很值得模仿制造。例如，螳螂的钩头大刀、壁虎脚上的吸盘、树獭的爪子、鳄鱼的鳞片、袋鼠的尾巴等，都和我们日常生活中的某些工具或物品相似。或许，从模仿这些动物的器官中可以获得某些有益的东西。

应用巧妙仿生法，有哪些方法和要领呢？

（1）仿生物功能

例如蜻蜓和苍蝇的复眼由许多单眼组成。在每一只小方角形的单眼中，都有一小块角膜。这种角膜像照相机一样单独成像。在蜻蜓和苍蝇的复眼前边，即使只放一个目标，但通过一块块角膜，可以看到许许多多个相同的影像。人们仿照复眼的这个功能，把许多光学小镜排列组合起来，发明了复眼透镜。用这种复眼透镜制成照相机，一次就可以拍千百张相同的影像。在电视屏幕上，你看到过这样的影像吗？

（2）仿生物结构

例如纸蜂窝墙板的发明。蜜蜂往往被称为昆虫界中的“建筑师”。这是因为它能一昼夜中用少量的蜂蜡建造上千间生儿育女的蜂房。据说有一种黄蜂，它能用不到半两的蜂蜡，建起数十间整齐的蜂房。而人类建造房屋用的砖，每立方米的质量约有1.8吨之多。看来，蜜蜂采用了“轻型材料”建房。依照蜂窝的结构，人们制成一种纸蜂窝墙板。纸蜂窝墙板是将厚约2.5毫米的石棉水泥和纱管纸，按一定方法粘结起来的新型建筑材料。目前，这种材料不仅用于建筑业，而且可用来制造家具。用相同原理制成的高强度纸蜂窝墙板还应用于火箭和飞机机翼的制造中。

（3）仿生物语言

动物也有语言，称为“动物通信”。有一次，一位科研人员把动物的声音用录音机录下来，同时仔细观察该动物的相应行为动作，发现了它们之间有相互的关系。如把一支灵敏度很高的话筒放到人工孵卵器里，发现一种十分奇特的现象：原来在小鸡出壳前三天，就已“吱吱”地说话了。起先声音很低，后来把耳朵凑到鸡蛋上就能听得到。这些信号似在说：“我太热了”或“我冻坏了”，孵蛋鸡就根据这些要求翻动它们，改变着孵蛋动作：离开或孵在蛋上。据此，人们一量掌握了动物语言的秘密，就可以指挥动物的行动了。目前，有的飞机场、菜园、养鱼场等为了不受鸟的危害，依照鸟语设立“鸟语广播台”。这种广播台播放鸟类遇到危险时发出的惊叫声，以吓跑飞鸟。

（4）仿生物钟

每天天刚破晓，公鸡便引吭高歌，喔喔地准时报晓。鸡叫三遍，天光大亮，豆类植物幼苗的叶子，白天抬起，晚上下垂。生物学上称这种现象为昼夜节律。生物界的许多活动还跟季节有关，植物的开花结果，候鸟的迁徙，鱼类的回游，都有这个规律。人的身体里也有生物钟系统，人的体温、血压、基础代谢、脉搏、细胞分裂和血液成分等等，都呈昼夜性变化。人们一旦揭开生物钟的奥妙，将有更多发明给人类生产、生活带来不可估量的好处。

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