仿生学
仿生学内容
1、鸟在天空飞翔：制造了各种飞行器。
2、蜜蜂造巢窝：各种正六边形的蜂巢结构板材。
3、每只蜻蜓的翅膀末端，都有一块比周围略重一些的厚斑点，这就是防止翅膀颤抖的关键。
飞机设计师研究苍蝇、蚊子、蜜蜂等的飞行方法，造出了许多具有各种优良性能的新式飞机。
4鲸：外形是一种极为理想的“流线体”，而“流线体”在水中受到的阻力是最小的。
后来工程师模仿（fǎng）鲸的形体，改进了船体的设计，大大提高了轮船舴的速度。
5、蛋壳：能够把受到的压力均匀（yún）地分散到蛋壳的各个部分。
建筑师根据这种“薄壳结构”的特点，设计出许多既轻便又省料的建筑物。
6、6、袋鼠：会跳跃的越野汽车，7、7、贝壳：外壳坚固的坦克……鱼儿在水中游荡：学会了游泳，发明潜艇。
8、8、连体鲨鱼装：第一代鲨鱼装模仿了鲨鱼的皮肤，在泳衣上设计了一些粗糙的齿状突起，以有效地引导水流，并收紧身体，避免皮肤和肌肉的颤动。
第二代鲨鱼装又增加了一些新的亮点，加入了一种叫做“弹性皮肤”的材料，可使人在水中受到的阻力减少4%。
9、9、大乌背小乌龟：转动炮塔的坦克。
10、10、让盲者见到光明：在植入了微小的仿生视网膜之后，3位失明患者不仅看到了明灭或者移动的光点，甚至还成功地用眼睛区别出杯子和盘子。
11、人工合成蛛丝：蛛丝含有一种纤维蛋白，这种蛋白质和存在于毛发和羊角中的角质蛋白相似。
这种蛋白分泌出来后开始变得坚韧。
通过精细的平衡水的含量，蜘蛛和蚕可以防止纤维蛋白过快固化。
12、蜻蜓-飞机；13、青蛙—快速扫描系统14、苍蝇-气味探测器15、螳螂—镰刀电鱼与伏特电池。
经过对电鱼的解剖研究，发现在电鱼体内有一种奇特的发电器官。
意大利物理学家伏特，以电鱼发电器官为模型，设计出世界上最早的伏打电池。
16、水母耳朵：水母耳风暴预测仪，相当精确地模拟了水母感受次声波的器官。
16、动物仿生学17、生物学家通过对蛛丝的研究制造出高级丝线，抗撕断裂降落伞与临时吊桥用的高强度缆索。
仿生学的认识
仿生学：向大自然学习的智慧宝典嘿，小伙伴们，你们有没有想过，咱们身边的好多高科技玩意儿，其实都是从大自然里“偷师”来的？没错，我说的就是仿生学！这门学问听起来高大上，其实说白了，就是人类通过观察、研究自然界中的生物，然后模仿它们的特殊本领，创造出更厉害的东西。
今天，咱们就来聊聊这个既神奇又接地气的领域，看看大自然这位老师是怎么教会我们不少绝招的。
一、仿生学是啥？先来个简单粗暴的解释想象一下，你走在森林里，看到一只蜘蛛在网上悠闲地等着猎物上门，那网织得既结实又精巧，你是不是会想：要是咱们也能造出这么厉害的网，那该多好啊？嘿，你还别说，科学家们还真就这么干了，他们研究蜘蛛网的构造，然后发明了高强度、轻量化的纤维材料，用在防弹衣、航天器上，那可是杠杠的！这就是仿生学的魅力所在——从生物那里找灵感，解决咱们的问题。
二、大自然的“黑科技”，你get到了吗？1. 蝙蝠：黑夜中的导航高手晚上出去散步，偶尔能听到“吱吱”的蝙蝠叫声，它们可不是瞎飞哦，而是靠着一种叫做“回声定位”的技能，在黑暗中穿梭自如。
蝙蝠发出超声波，这些声波碰到障碍物就会反弹回来，告诉它们前方有啥。
科学家一看，这技能不错啊，于是发明了雷达，军舰、飞机上都离不开它，帮助我们在茫茫大海或夜空中找到方向。
2. 鲨鱼：水中的速度之王提到鲨鱼，是不是立马想到那锋利的牙齿和惊人的游速？鲨鱼的皮肤可不是普通的皮，上面布满了微小的凹槽，这些凹槽能减少水的阻力，让它们游得飞快。
工程师们一看，嘿，这不就是我们想要的泳衣材料吗？于是，模仿鲨鱼皮的泳衣诞生了，穿上它，游泳健将们在赛场上那叫一个如鱼得水，速度嗖嗖的。
3. 蜜蜂：建筑界的微型大师别看蜜蜂小小的，它们建的巢穴那可是六边形结构的完美典范，既节省材料又坚固耐用。
建筑师们从蜜蜂身上学到了这一课，设计了更加节能高效的建筑，比如蜂窝结构的墙体，既保温又隔音，让咱们住得更舒服。
4. 荷叶：自洁高手的秘诀夏天去池塘边，你有没有注意到荷叶上总是干干净净的，连水滴都站不住脚？这是因为荷叶表面有一层特殊的蜡质纳米结构，让水珠无法渗透，只能滚来滚去，顺便带走了表面的灰尘。
什么是仿生学,它对我们的科学和技术有什么影响？
什么是仿生学，它对我们的科学和技术有什么影响？一、仿生学是什么？仿生学指的是生物学和工程学之间的一种跨学科领域，它研究如何从生物系统中汲取灵感，应用于技术创新中。
其主要研究范围涵盖了从生物机制、器官和行为到生态系统等各个层次。
仿生学是基于自然界生物的优异性能和独特的适应能力，借鉴其内在的形态、运动、智能和环境适应能力，将其应用于制造工艺和技术创新中。
二、仿生学的应用1. 仿生材料仿生材料是仿生学的一个重要应用领域。
仿生材料可以模拟天然材料的结构和性能，将其用于制造人造材料。
例如，仿生材料可以模仿蜘蛛丝的小直径、高韧性和耐腐蚀性，在医疗、航空航天等领域得到应用。
2. 仿生机器人仿生机器人是将仿生学理论和机器人技术相结合的产物。
仿生机器人可以模仿生物的运动姿态和动作，实现更加灵活、高效的机器人运动控制。
例如，仿生机器人可以像章鱼一样灵活地伸缩触手，用于深海探测或医疗手术。
3. 生物传感技术生物传感技术是一种利用生物体的传感器和反应器制造出人造传感器的技术。
利用这种技术，可以制造出更加精准、灵敏的传感器，用于环境监测、医疗器械等领域。
三、仿生学对我们的影响1. 创新源泉仿生学的不断发展为人类提供了更加广阔的创新源泉。
仿生学的研究成果可以用于各个领域，例如医疗、交通、环保和军事等领域，为人们的生活和工作带来更多的便利和效益。
2. 提高人类生活质量仿生学研究的应用可以大幅提高人类的生活质量。
例如，仿生技术可以制造出更加轻盈、高效的机器人，减轻人们的劳动强度；仿生医学技术可以制造出更加准确、针对性更强的医疗器械，提高患者的治疗效果。
3. 推动科学进步仿生学的研究不仅可以创造出实用性的技术，同时也能推动科学理论的发展。
仿生学研究的深入，可以揭示出生物的内在机制及其优异性能，为人类研究和解决众多科学难题提供启示和参考。
总结：仿生学是一门富有前景的交叉学科，其研究成果有助于推动技术创新和科学进步。
不仅如此，仿生学的应用还可以提高人类生活质量，改善环境状况，具有广泛的社会意义和科学价值。
仿生学
电源
仿生农药
利用生物活体或其代谢产物 对害虫、病菌、杂草、线虫、鼠类等有害生物 进行防治
六.整体仿生
智能机器人 蛇形机器人
谢谢大家
一些动物利用日月星辰导航，也有些动物利 用海流、海水成分、地磁场、重力场等进行 导航，为研制通讯设备和新型导航仪器提供 启迪
千里迁徙
三.拟态仿生
坦克的迷彩着装
四.力学仿生
生物与造船 生物与飞机
生物与建筑 鲨鱼皮与泳衣 广泛应用在农业装备中
生物与造船--体形的模仿
生物与飞机
建筑与仿生
蛋壳、乌龟壳和贝壳等都有弯曲的表面， 这种“薄壳结构”的表面虽然很薄，但 曲度均匀，非常耐压。壳体在外力作用 下，内力都沿着整个表面扩散和分布
仿生学
仿生学的概念
仿生学(Bionics)
模仿生物系统的原理以建造技术系 统，或者使人造技术系统具有生物系统 特征或类似特征的科学
仿生学的研究方法
生物体
生物模型
数学模型
技术模型
技术装置
仿生学的主要研究方法是：提供模型和在此基 础上进行模拟。其程序大致可分为: (1) 对生物体的某种结构与功能进行仔细研究， 合理简化，提出一个生物模型； (2)将生物原型进行数学分析，使其内在的联系 抽象化，并且用数字语言把生物模型翻译成具 有一般意义的数字模型； (3)采用电子的、化学的、机械的手段，根据数 学模型制造出可以进行工程实验的实物模型。
.动物的天然导航
蛇的红外探测
颊窝
颊窝是一个红外感
受器，对周围温度 变化极为敏感，能 感受0.001℃的温度 变化。这类蛇能在 夜间准确判断周围 恒温动物的位置
常见仿生学例子100个
常见仿生学例子100个常见的仿生学例子有很多，包括但不限于：1. 鸟类的飞行机制启发了飞机的设计。
2. 鲨鱼的皮肤纹理启发了防水材料的设计。
3. 蜻蜓的翅膀结构启发了风力发电机的设计。
4. 蝴蝶的色彩启发了光学材料的设计。
5. 蚂蚁的协作行为启发了无人机的协同工作系统。
6. 海星的吸盘启发了工业机器人的设计。
7. 蝙蝠的超声波导航启发了声纳技术的发展。
8. 蝴蝶的触角启发了化学传感器的设计。
9. 蚂蚁的蚁群智能启发了分布式计算系统的设计。
10. 象鼻的灵活性启发了机器人的抓取技术。
11. 蝙蝠的独特听觉启发了声音定位技术的发展。
12. 蜘蛛的网结构启发了轻质高强度材料的设计。
13. 蝴蝶的迁徙行为启发了无线传感器网络的设计。
14. 蚂蚁的寻路能力启发了优化算法的设计。
15. 鲸鱼的流线型身体形状启发了船舶设计。
16. 蝴蝶的群体行为启发了群体智能算法的发展。
17. 蚂蚁的自组织能力启发了自组织网络的设计。
18. 鸟类的骨骼结构启发了轻质材料的设计。
19. 海豚的超声波通信启发了水下通信技术的发展。
20. 蚂蚁的社会组织启发了分布式系统的设计。
21. 蜘蛛的丝绸启发了高强度纤维材料的设计。
22. 蝴蝶的翅膀纹理启发了光学材料的设计。
23. 蜻蜓的飞行姿态启发了无人机的设计。
24. 蜘蛛的捕食方式启发了捕食性机器人的设计。
25. 蚂蚁的信息传递方式启发了分布式传感网络的设计。
26. 蝴蝶的飞行路径规划启发了无人机的路径规划算法。
27. 蚂蚁的蚁群优化启发了优化算法的设计。
28. 蜘蛛的蜘蛛网结构启发了建筑结构的设计。
29. 蝴蝶的色彩变化启发了光学材料的设计。
30. 蚂蚁的蚁群搜索启发了搜索算法的设计。
31. 蜘蛛的丝绸纤维启发了高强度纤维材料的设计。
32. 蝴蝶的飞行动力学启发了飞行器的设计。
33. 蚂蚁的信息素通信启发了分布式通信系统的设计。
34. 蜘蛛的自修复能力启发了材料自修复技术的发展。
35. 蝴蝶的迁徙行为启发了路径规划算法的设计。
仿生学
仿生学
1.苍蝇—小型气体分析仪
2.电鱼—伏特电池
3.
水母—水母耳风暴预测仪
4.蛙眼—电子蛙眼
5.蝙蝠—盲人用的“
探路仪”、
“超声眼镜”
6.
鱼的鳍—船桨.
7. 螳螂臂—锯子
8.龙虾—气味探测仪
9.壁虎脚趾—粘性录音
10.
蜻蜓——直升机
11.青蛙——蛙眼雷达
12.海豚——潜艇
13.鱼的体形—船体
14.鱼的胸鳍和尾鳍—双桨和单橹
15.鸟—飞机
16.狗的鼻子—自动分析仪
17.响尾蛇—响尾蛇导弹 18.蝙蝠—雷达
19. 乌贼—鱼雷诱饵 20. 长颈鹿—“抗荷服”
21. 鲸鱼—潜艇 22. 袋鼠——会跳跃的越野汽车
23.萤火虫—人工冷光 24.苍蝇——蝇眼照相机
25.蝴蝶——迷彩服 26.鲨鱼皮肤－泳衣
27.海蜇－水母耳 28.甲虫——新型发动机 29.跳马蚤——鹞式飞机 30.乌贼——鱼雷诱饵 31.螳螂—镰刀 32.蛙跳——蛤蟆夯 33.警犬——“电子警犬” 34.野猪——防毒面具
35.蜘蛛——纤维 36.公猪——螺纹钻头
37.乳头——奶水瓶 38.苍蝇的楫翅—— “振动陀螺仪”
39.蚊子——蚊式战斗机 40.毒蛇——微型热传感器。
仿生学的例子25篇
仿生学的例子25篇《仿生学的例子》仿生学的例子（1）：蝙蝠与雷达蝙蝠会释放出一种超声波，这种声波遇见物体时就会反弹回来，而人类听不见。
雷达就是根据蝙蝠的这种特性发明出来的。
在各种地方都会用到雷达，例如：飞机、航空等。
仿生学的例子（2）：苍蝇与小型气体分析仪令人厌恶的苍蝇，与宏伟的航天事业似乎风马牛不相及，但仿生学却把它们紧密地联系起来了。
苍蝇是声名狼藉的逐臭之夫，凡是腥臭污秽的地方，都有它们的踪迹。
苍蝇的嗅觉个性灵敏，远在几千米外的气味也能嗅到。
但是苍蝇并没有鼻子，它靠什么来充当嗅觉的呢原先，苍蝇的鼻子嗅觉感受器分布在头部的一对触角上。
每个鼻子只有一个鼻孔与外界相通，内含上百个嗅觉神经细胞。
若有气味进入鼻孔，这些神经立即把气味刺激转变成神经电脉冲，送往大脑。
大脑根据不同气味物质所产生的神经电脉冲的不同，就可区别出不同气味的物质。
因此，苍蝇的触角像是一台灵敏的气体分析仪。
仿生学家由此得到启发，根据苍蝇嗅觉器的布局和功能，仿制成一种非常奇特的小型气体分析仪。
这种仪器的探头不是金属，而是活的苍蝇。
就是把非常纤细的微电极插到苍蝇的嗅觉神经上，将引导出来的神经电信号经电子线路放大后，送给分析器；分析器一经发觉气味物质的信号，便能发出警报。
这种仪器已经被安装在宇宙飞船的座舱里，用来检测舱内气体的身分。
这种小型气体分析仪，也可测量潜水艇和矿井里的有害气体。
利用这种原理，还可用来改善计算机的输入装置和有关气体色层分析仪的结构原理中。
仿生学的例子（3）：鲸的前鳍--神奇能量的秘密！10项鲜为人知的仿生学案例-博闻网明白就好-博闻网---XXX探究博客座头鲸前侧有垒球般大崛起的前鳍，能够划过水面，让它悠游在海洋里。
但根据流动力学原理，这崛起就应会妨碍前鳍的运动。
根据他的研究，XXX为风扇设计具突出边缘的叶片，叶片划过空气的效率比一般标准的风扇高百分20.他成立一家叫鲸鱼能量的公司来生产他的产品，很快地会将这项节能的技术授权给世界各地的公司工厂。
仿生学的20个例子
仿生学的20个例子以下是仿生学的20个例子：1. 鲨鱼皮肤：模仿鲨鱼皮肤纹理的泳衣被称为“快皮”，它可以减少水流阻力，使游泳速度更快。
2. 飞鸟：飞机、直升机等飞行器的设计灵感来源于鸟类。
例如，莱特兄弟的飞机就是仿照鸟类的翅膀设计而成的。
3. 蝙蝠回声定位：模仿蝙蝠回声定位原理的雷达技术可以用于探测障碍物、跟踪目标等。
4. 蜻蜓翅膀：蜻蜓翅膀具有独特的结构，可以使其在飞行时自动调整角度和速度。
模仿蜻蜓翅膀的原理，可以设计出更轻、更高效的飞机和直升机。
5. 鱼类：鱼类的流线型身体可以使其在水中游得更快、更远。
模仿鱼类的身体结构，可以设计出更快的船只和潜水器。
6. 蜘蛛丝：蜘蛛丝具有很高的强度和弹性，可以用于制造高强度材料、生物材料等。
7. 蜜蜂舞蹈：蜜蜂通过特定的舞蹈来交流食物来源的位置信息。
人类通过模仿蜜蜂的舞蹈，可以更好地理解自然界的交流方式和生态系统的运作规律。
8. 蛇的热感应器官：模仿蛇的热感应器官，可以设计出用于寻找目标的红外线传感器。
9. 壁虎足部：壁虎足部具有粘附力强的特点，可以使其在垂直表面上攀爬。
通过模仿壁虎足部的结构和功能，可以制造出更可靠的粘附材料和表面材料。
10. 象鼻：大象的鼻子具有灵活、强壮的特点，可以用于挖掘、吸水等。
通过模仿象鼻的结构和功能，可以设计出更加实用的机械臂和工具手。
11. 鳄鱼夹子：鳄鱼的夹子具有强力的夹持力和自锁功能，可以用于夹持、固定等应用场景。
通过模仿鳄鱼夹子的结构和功能，可以制造出更加可靠的夹具和工具。
12. 鹿角：鹿角具有独特的结构和强度，可以用于防御和攻击。
通过模仿鹿角的结构和功能，可以设计出更加实用的材料和结构。
13. 蝴蝶翅膀：蝴蝶翅膀具有绚丽多彩的色彩和独特的结构，可以用于制造美丽的装饰品和艺术品。
通过模仿蝴蝶翅膀的色彩和结构，可以制造出更加美观的材料和表面处理技术。
14. 鼹鼠爪子：鼹鼠的爪子具有强大的挖掘能力，可以用于挖掘隧道和寻找食物。
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1、1体温得测量方式及正常值生命指征得定义三种测量体温得方法:1、口测法2、肛测法3、腋测法体温正常变化范围体温异常发热程度1、1、2仿生学得起源1、2仿生学得诞生仿生学得定义就是1960年提出1、3仿生学与科技创新得关系仿生学就是科学与技术原始创新得不竭动力。
1、4、1仿生需求(一)仿生需求:1、健康需求2、军事需求3、发展需求4、精神需求5、兴趣需求1、4、2仿生模本(二)仿生模本:1、生物模本2、生活模本3、生境模本1、4、3仿生模拟(三)仿生模拟:1、形似模拟2、神似模拟1、4、4仿生制品(四)仿生制品:1、非生命得仿生制品2、生命零部件得仿生制品第二章从灵感到制造得创新过程——仿生学得研究方法2、1生物模本分析生物体→生物模型→数学模型→实物模型→技术装置问题提出→典型生物体分析→建立生物原型2、2仿生原理分析仿生原理分析: 形态、成分、生物电、分泌物、弹性与柔性、生物活性2、3实物模型建立实物模型建立: 1、建立数学模型:数理统计、有限元、试验优化、分形分维、灰度分析、层次分析、动态过程、模型分析建立实物模型:推土部件、铲装部件、耕作部件、储运部件建立实物模型:推土部件(推土铲、推土板) 铲装部件(挖斗、铲斗) 耕作部件(犁壁、深松铲) 储运部件(步行轮、气垫车、驼蹄轮胎、自卸车箱)第三章适者生存——军事仿生3、1、1仿生武器装备1军事仿生学研究方法(3阶段,3研究方法) 生物结构与兵器制造; 1、模仿生物得生物结构制造十八般武器:刀、戟、抓鞭与锏3、1、2仿生武器装备2飞机与鸟与昆虫蜻蜓可作长时间得悬停,苍蝇可以随意转变方向每根羽毛有专属得肌肉,鸟得喙就是中空得,鸟类全身设计都就是为了飞行奥拓利林塔尔:滑翔机之父莱特兄弟1903年:飞行一号信天翁;展翅比飞机震颤问题军用飞机:歼击机、轰炸机,无人机3、1、3仿生武器装备3潜艇与鱼与海兽下潜与上浮水母,乌贼,鱼最初就是在水柜里冲水戴维布什内尔:美国第一潜艇Tuetle(1776) 富尔顿(1801—法)鹦鹉螺号动力: 人力电动机—柴油/汽油发动机速度与动力利用效力海豚:外表皮层,乳突在真皮层, 40~48公里每小时,70~100公里每小时冲刺:13米每秒人工海豚皮战略导弹核潜艇:破冰上浮,发射导弹(美and俄) (参考鲸鱼)(鲸背效应) 新型核潜艇设计得生物原型:金枪鱼领导人物:安德森(1998年开始研发)长达一年观察,筛选了上千种鱼类后,锁定金枪鱼,2004年研发第一款,但失败,200？年该进,成功战胜三艘核潜艇,2006年报道无法收放自如20063、1、4仿生武器装备4赫赫有名得仿生导弹1945年第一枚,美国响尾蛇导弹:北美洲丛林得毒蛇,视力几乎为零,有红外追踪,定位与攻击0、001度,制导控制部(红外探测器)战斗部、动力部、尾翼飞鱼导弹:1970年研制,1978年投产,发射区:15米,战斗区2—5米,目标区:0、5米;海上杀手3、1、5仿生武器装备5夜视仪与动物得特异功能猫头鹰:夜行猎手,黑夜得可视度比人类高出一百多倍,因为瞳孔可放大大道2厘米还有眼睛不反射光线, 微光夜视仪:口径要尽可能大,吸收自然光线, 红外夜视仪:启发于响尾蛇, 发展趋势:微/小型夜视仪结语;源于生物,高于生物3、2军事仿生战略仿生战略;蜘蛛:阵地战,以守为攻积极防御,阵地内歼敌顽强得毅力,蜘蛛织网得精神鼓舞了美国独立战争华盛顿蜘蛛对气候敏感, 狡兔战略狡兔三窟,冯媛与孟尝君(战国四公子之一) 义字,提名声,建宗庙蚕食战略:战国七雄争霸,合纵战略抗秦,秦闭关十五年,后蚕食六国,兼并诸侯,最远得楚国与燕国,最远最强大得齐国,春秋战国七雄争霸中蚕食战略得核心就是远交近攻挖洞战略:抗日战争地道战,虾蟆墩,冀中平原与华北平原犄角战略:解放战争,“互为犄角,逐鹿中原,机动歼敌”挺进大别山,抢渡黄河,形成品字形, 刺猬防御战略,日本军事学家提出,利用海军空军,进行防御3、3仿生进攻战术仿生进攻战术虎扑战术:老虎夜行性动物,擅长游泳,凶猛, 战术应用: 猛虎掏心, 战例:1976年11月2日,滑县战役,刘伯承狼群战术:狼就是十分凶暴残忍狡猾得动物,群体生活第二次世界大战,纳粹德国发明,潜艇一线排开,7个月击中商船很多鼹鼠战术:鼹鼠善于挖洞, 战例;1916年,英德战争孙子兵法中根据鸷鸟得战术特点,提出势险与节短得战术思想。
麻雀战术:战例:1937年,范村黄锋战术:蜂就是令人生畏得小动物,有进攻武器,广泛开展群众参与活动,开展鸷鸟战术;凶猛得鸟类,态势就像张满得弓弩小鱼吃大鱼得战术:3、4仿生防御战术仿生防御战术: 动物合群抗敌与环形防御:战术衍生:装甲防护圈战术(攻防兼备);优点:1、转入防御快2、防御坚固3、4、应变方便动物颜色与迷彩伪装: 动物颜色伪装:北极熊、猎豹、狮子、蟒蛇等动物体色随环境变化:彩色蜗牛、蛙类、石斑鱼、变色龙等典型战略:英布之战(1899);苏德战争(二战) 动物骗术与战术佯动: 房态:花鸟分身术:海参示强;狗、兔子示弱:猞猁典型战例:以色列——埃及之战(1899) 解放战争“陕北战争”动物共生与协调作战: 动物共生与协调作战: 动物得共生:蚂蚁与蚜虫:鲨鱼与向导鱼;鳄鱼与燕千鸟;优势互补军事战术应用:陆、海、空及每个军种中得各个兵种,各机种协同联合作战(两伊战争中得战术失败) 夜蛾反声呐与电子战: 电子战得两方面:提高电子技术;改造电子战战术第四章自然与人工仿生材料4、1天然生物材料仿生材料: 天然生物材料:生物过程形成得材料:结构蛋白(胶原纤维、蚕丝等)、生物矿物(骨、牙、贝壳等)与复合纤维(木材、竹)。
天然生物材料得成分: 以C、H、O、N最为丰富,含一些较丰富元素Ca、P、Cl、K等与微量元素Fe、Cu、Zn、Mn等;这些元素以一定得相互作用结合在一起特征:1、天然生物材料得特征之一就就是成分简单结构复杂。
(水、核苷酸(4)氨基酸(20)糖与生物矿物(4))特征1:天然材料结构得复杂性主要体现在这几种基本化合物得组成方式;天然生物材料具有空间上得分级结构。
分级结构指在不同尺度上,结构得组装规则也不同。
特征:界面过渡;自组装与生物矿物;复合特征,植物细胞与动物骨骼可视为生物材料得增强纤维,贝壳牙齿就是由增强纤维构成;功能适应性;创伤愈合性(再生功能);4、2仿生材料仿生材料得定义:美国得秋季材料研讨会增加了“受生物系统启发得材料研究”这一分会(1992年),标志着材料得仿生研究受到广泛得关注;仿生材料指得就是受到生物启发或模仿生物得各种特性而开发得材料。
材料仿生得过程大致可分为仿生分析、仿生设计与仿生制造。
竹材中竹纤维由表及里呈现由疏向密得梯状分布。
以针叶树为例,木材从断面瞧,可分为早材与晚材。
贝壳得力学性能呈现各向异性得特征。
具有同样抗拉强度得骨骼与铸铁相比,重量轻三倍。
牙釉质就是由纳米级得生物陶瓷材料组成。
材料放生得分类:结构仿生,过程仿生,功能仿生,智能仿生与综合(复合)仿生。
材料仿生三过程:仿生分析,仿生设计,仿生制备。
典型材料结构与仿生: 竹材:从微观组织上可分为厚壁细胞以及薄壁细胞,竹得横断面结构中薄壁细胞为竹材得基体,而厚壁细胞为竹纤维得增强体(竹纤维就是空心多层)木材:宏观纤维增强复合材料早材细胞壁薄木材陶瓷:金属复合材料木材——无机质复合材料木材结构陶瓷复合材料贝壳:引人注目得就是软体动物得贝壳珍珠层层状结构得仿生。
贝壳分为三层:外层就是角质层主要有硬化蛋白质组成,厚度小,中层为棱柱层,由定向得柱状方解石组成,内层为珍珠层,由文石板片组成;硬度就是普通文石得两倍,韧性就是后者得1000倍,并且其力学性能具有各向异性得特点(与层状结构有关)电鱼:电池伏打骨骼:就是密实得骨胶原纤维与充满无机钙混合物得有机基体组成得复合材料;作为坚硬得结缔组织,就是由表层得密质骨与芯层得多胞松质骨构成得夹层结构或夹芯结构;骨具有较强得比强度,骨比铸铁轻三倍,但却具有铸铁得抗拉强度; 最简单得骨得仿生:成分仿生:骨矿牙齿:结构组织就是釉质(最坚硬,乳白色、)、牙本质(主体)与牙骨质。
纳米牙釉质材料毛发:主要成分:角蛋白:硬蛋白,不可解,无直接营养价值,性能稳定,具有高度有序得结构;毛发周围就是一层鳞状细胞,中间就是皮层结构西瓜纤维素:含水量极高(含有西瓜纤维素)研制了一种超吸水性树脂,现已用于废油回收蜘蛛丝:力学性能,有蛋白质纤维组成,高强度、高弹性、高韧性。
仿含羞草叶片得弹性模材料:研制了一种伸到小肠内得内视镜。
最小得物质与能量消耗,实现最优益得功能4、3仿生界面材料荷叶效应:荷叶面具有超疏水,自洁功能; 蝴蝶翅膀:有微米尺寸得鳞片交叠覆盖,具有清洁性,会产生特殊得结构色; 玫瑰花瓣:具有微米乳突结构,同时具有纳米折叠结构,这样得双层结构使其具有高粘附力得超疏水性。
据此,我国学者提出花瓣效应; 壁虎脚掌:有约59万根极细得软性刚毛,刚毛末端又有更细得纳米绒毛分支,接触产生范德华力; 蜘蛛丝:集水特征; 甲虫背部:一层能下活动得壳荷叶效应就是由德国波恩大学得Wilhelm Barthlott提出得。
玫瑰花瓣显示了具有低黏附得超疏水(x)。
纳米比亚沙瀑甲虫背部具有集水功能。
00:19:07 仿甲虫剧场集雾器,利用收集得淡水,灌溉植物。
自清节能玻璃;物理自洁效应以及分解污染物;疏水性织物;第五章从鸟巢到“鸟巢”——仿生建筑初探5、1城市环境仿生城市环境仿生: 巴黎得改建计划:模仿了人得呼吸系统古城丽江:丽江古城得建筑不就是多为汉朝时期所建。
以人为本作为主体5、2使用功能仿生隐藏优秀笔记添加笔记朗香教堂屋顶模仿了人得耳朵;蜂巢就是由许多(六)边形得小巢构成德国不莱梅得高层公寓:蝴蝶得形状津巴布韦哈拉雷伊斯特盖特中心:白蚁得巢穴5、3建筑形式仿生天津博物馆模仿了天鹅进行设计中华恐龙馆:恐龙状美国耶鲁大学冰球馆:像张开嘴得鲸鱼,又像海龟滑铁卢火车站:顶上玻璃自动化,保证火车站空气流通英国国家航天中心:蛹庄;美国科多罗拉州丹佛国际机场:白雪覆盖得洛基山脉;悉尼歌剧院:仿生建筑得成功典范;米拉公寓;日本福冈地区活动中心:八爪鱼5、4组织结构仿生组织结构仿生:埃菲尔铁塔:万国博览会,灵感来源于人类大腿骨,1930年以前最高得建筑; 密尔沃基艺术馆:考拉力支撑,就是诗一般得结构体系加拿大蒙特利尔德国馆:可随时拆卸荷兰鹿特丹得城市仙人掌建筑仿生得条件与限制:一方面仿生,一方面不可盲目夸大生物体结构得合理性; 生物实体进化与发展得局限性局限性:她们现存得结构就是多功能约束条件下最为综合得合理结构有机界与无机界得差异性:有机比无机要纷繁复杂,其标度性强烈;仿生建筑设计应注意得问题:一个成功得建筑物应当就是建筑、结构、功能与环境相互协调、有机结合得统一体第六章运动与美——仿生学与文体6、1体育仿生沙蚤可以跳跃身高得100倍;蹲踞式起跑模仿了袋鼠得起跑姿势;人就是跖形类行走动物;短跑技术得关键在于前撑后蹬;体育仿生之跑步:跑步为基本技能;起跑技术:站立式与蹲踞式(最好得);产生:袋鼠——蹲踞式起跑;速度::陆地上行走或奔跑分为三类:(1、用脚掌走路得动物称为跖性类2、用足趾奔跑得称为趾行类;3、蹄形动物称为蹄形类;东吴提高奔跑速度得秘诀之一就就是增加步幅; 力得传递: 动物得形态与运动:善于运动:大腿粗,小腿细, 跳跃:牛蛙能越过自己身长得9倍,北美洲得豹蛙就是13倍;蟋蟀就是36倍; 游泳:蛙泳,蝶泳,自由泳,鸭子浮水6、2中华武术中华武术:少林五拳,站桩“虎拳桩”;二禽戏(春秋)五禽戏(华佗)太极拳;6、3文化艺术中得仿生烙印《天鹅湖》; 卓别林:塑造流浪汉夏洛尔模范鸭子得走路姿势《摩登时代》。