早在15世紀,達芬奇就通過對鳥類的研究開發了飛機。與人類開發的技術相比,大自然的解決方案往往更經濟、更有效、更持久。在設計新產品的過程中,工程師往往需要從大自然的設計中獲得靈感。

可彎曲自修復混凝土

當一個人的皮膚被割傷時,除非傷勢嚴重,否則它通常會自行癒合,因爲人體的微脈管系統很快就會將物質輸送到皮膚上,幫助修復傷口。美國工程師開發的混凝土具有類似於皮膚的特性,在斷裂後可以“癒合”。他們使用特殊的微纖維來加固水泥。這種纖維使混凝土彎曲,即使斷裂,裂縫的寬度也和頭髮的直徑一樣小。斷裂後,混凝土從周圍空氣中吸收水分,然後軟化並“生長”以填充裂縫。自癒合混凝土的成本是傳統混凝土的三倍,但較低的養護成本足以抵消較高的成本。

日本新幹線

日本新幹線的時速可以達到320公里,但它產生的巨大噪音往往超過環保標準。當列車通過狹窄的隧道時,甚至會產生音爆。問題的一部分是列車車鼻的形狀。爲了解決這個問題,工程師們從翠鳥那裏得到了靈感。翠鳥的直徑不會從一端增加到另一端。它們像楔子一樣楔入水中,在水流中快速移動。所以工程師們研製出了性能更高的彈頭。1997年,高速列車電耗提高15%,噪聲降低10%。

抑菌材料

與鯨魚和海牛的皮膚不同,鯊魚身上不會附着藻類或藤壺。這一特徵似乎與一種稱爲“膚齒”的小鱗片有關。美國一家公司模仿鯊魚皮的圖案和結構,研製出一種抗菌材料“鯊魚皮”,可以粘貼在導尿管等醫療器械上,抑制細菌生長。

奔馳仿生概念車

樹木和骨骼非常堅固同時重量較輕。爲了均勻地分配壓力,樹木會在壓力最大的地方增加木頭密度,骨骼也是如此。工程師將此功能集成到結構設計中,以實現材料重量和性能之間的最佳平衡。奔馳仿生概念車具有輕巧強悍的特點,類似的設計也將應用於其他量產車型。

自動供水系統

棘蜥被稱爲“多刺惡魔”,它們用皮膚上的凹槽來收集水分。夜間氣溫下降時,皮膚上的露水通過毛細血管作用流入口腔。基於這種機制的自動供水系統可以收集和分配天然蒸餾水,幫助數百萬人獲得清潔的淡水。

高性能衝浪板

座頭鯨鰭前緣的波紋可以幫助座頭鯨們優雅而快速地在水中航行。這些波紋被稱爲“小結節”,這些“小結節”的漣漪降低了阻力,讓巨大的座頭鯨在水中自由遊動,甚至可以做出高難度的動作。根據這一原理,衝浪板製造商在衝浪板上安裝了一個模仿駝背鰭的“鰭”。

純天然空調

不管外面如何潮溼、乾燥、灼熱或者冰冷,白蟻巢穴內的溫度幾乎會保持不變。爲了做到這一點,白蟻會在一天中反覆打開和關閉一系列的加熱和冷卻通風口。在非洲某購物中心和辦公樓的設計中,建築師研究了白螞蟻山的結構,使建築能耗僅爲同類建築的10%。

無痛注射針頭

被蚊子叮咬過的皮膚髮紅髮癢,但當它的穿刺吸吮口穿透皮膚時,人們幾乎感覺不到疼痛。蚊子這種昆蟲的吸管是鋸齒狀的,這可以減少與人體皮下神經的接觸範圍。相反,那些光滑的皮下注射針頭會引起疼痛和不適。受蚊子的啓發,日本工程師開發出了帶有鋸齒狀邊緣的微型無痛針。

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