仿生学
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。
仿生学的例子大全及原理

仿生学的例子大全及原理仿生学是一门将自然界中的生物系统和生物机制应用到工程和技术领域的学科。
它的研究对象涵盖了动物、植物和微生物等各种形态和生理功能的生物。
在不同的领域中,仿生学都有着自己特定的应用和原理。
下面将介绍一些典型的仿生学例子及其原理。
1. 鸟类飞行的仿生学原理鸟类的翅膀结构和飞行方式一直是人类所向往和模仿的对象。
仿生学在航空领域中,通过研究鸟类的翅膀结构和飞行姿态,设计出了更加轻盈和高效的飞行器。
蝴蝶机器人采用了仿生设计的翅膀,可以实现类似于蝴蝶飞行的机动性。
2. 蜘蛛丝的仿生学原理蜘蛛丝是一种坚韧而轻巧的材料,在工程领域中,蜘蛛丝的仿生设计被应用于建筑和纺织等领域。
研究人员通过分析蜘蛛丝的分子结构和纤维排列方式,设计出了更加轻盈和强韧的纺织材料,使得建筑结构更加稳定,纺织品更加耐久。
3. 蝌蚪的游泳动作的仿生学原理蝌蚪在水中游泳时的动作非常灵活和高效。
仿生学在水下机器人设计中借鉴了蝌蚪的游泳原理,设计出了更加灵活和高速的水下机器人。
通过模仿蝌蚪的身体形态和尾巴运动方式,实现了机器人在水中的高效移动。
4. 蓮花叶面的仿生学原理蓮花叶能够抵御水滴的粘附,这是因为其表面上具有微小的凹凸结构。
仿生学在涂层和表面处理领域中,借鉴了蓮花叶的原理,设计出了具有抗粘附性和自清洁性的材料。
这些材料可以应用于防污染、防结冰等领域。
5. 蚁群行为的仿生学原理蚂蚁在寻找食物和组织行动时,能够通过简单的局部交流实现整体的复杂行为。
仿生学在人工智能领域中,借鉴了蚂蚁的群体行为原理,设计出了分布式智能系统。
这些系统能够通过分布式节点之间的局部交流和协作,实现复杂的任务分配和决策。
以上只是仿生学在不同领域中的一些应用例子和原理,并不是详尽无遗。
随着科学技术的进步,仿生学在多个领域中的应用将会更加广泛。
通过借鉴自然界中的智慧和生物机制,可以帮助我们解决很多实际问题,并推动科技的发展。
仿生学例子及原理

仿生学例子及原理
1. 你知道吗,飞机的设计灵感竟然来自于鸟儿!鸟儿在空中自由翱翔,它们的翅膀结构和飞行方式简直太神奇了!人类模仿鸟儿的翅膀形状和飞行原理,造出了飞机,这不是很了不起吗?
2. 哇塞,潜艇的原理竟然和鱼有关系!鱼能在水中自由沉浮,靠的就是鱼鳔。
人类仿照鱼鳔设计出潜艇的沉浮系统,这简直太酷了,你能想象吗?
3. 嘿,你听过雷达吧!它的发明其实是受到了蝙蝠的启发呢!蝙蝠能在黑暗中准确飞行和捕食,靠的就是它们发出的声波和接收反馈。
人类模仿这个原理发明了雷达,是不是超级厉害呀!
4. 哎呀,你想想,荷叶为什么能出淤泥而不染呢?原来呀,它的表面结构很特别!科学家们就仿照荷叶的表面结构设计出了自清洁的材料,这可真让人惊喜啊!
5. 咦,你知道吗,那种带爪子的钩子很多时候就是仿照动物的爪子来做的!比如说猴子的爪子能牢牢抓住树枝,人类就根据这个做出了好用的工具,是不是很有意思呀?
6. 哇,蜂巢的结构那叫一个精巧!六边形排列紧密又坚固。
人类仿照蜂巢结构建造了一些建筑,这真的太有创意了,你说呢?
7. 嘿,想想看,壁虎能在墙壁上自由爬行,是因为它的脚有特殊的吸附能力!人们就仿照这个原理研究出了黏性材料,这多神奇呀!
8. 哎呀呀,蝴蝶的翅膀颜色那么鲜艳美丽,其实是利用了光的折射原理呢!科学家们也在研究这种原理,说不定以后能有更多漂亮又实用的东西出现呢!
结论:仿生学真的太神奇啦,从自然界中获取灵感,让我们的生活变得更加丰富多彩!。
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。
仿生学的基础概念和研究方法

仿生学的基础概念和研究方法仿生学(Bionics)是通过模仿生物的结构、功能、行为和机制,来设计和改进人造产品、系统和技术的学科领域。
其研究目标是借鉴自然界的智慧和优点,提高人类社会的科技水平和生活质量。
本文将从仿生学的基础概念和研究方法两个方面进行探讨。
一、基础概念1.仿生学的起源:仿生学的概念最早出现在20世纪50年代,当时德国生物学家雅克布·冯·乌克斯基引入了这个词汇,指责当时的生物学的理论研究太过于抽象和无法应用于实际。
2.生物学和工程学的结合:仿生学将生物学和工程学结合起来,借助于生物学的原理和方法,探索生物系统的结构和功能,从而为工程问题提供灵感和解决方案。
3.生物特征和技术创新:仿生学的核心在于发现和利用生物特征,通过技术创新来改进人造产品和系统。
通过学习自然界的构造和运作原理,我们可以设计出更高效、更可靠和更智能的技术产品。
4.多学科交叉研究:仿生学需要跨学科的合作,包括生物学、物理学、化学、材料学、机械工程、计算机科学等领域的专业人员合作研究,从而共同解决复杂的科学和工程难题。
二、研究方法1.生物观察和仿真模型:仿生学的研究方法之一是通过观察和研究生物的结构和行为,建立仿真模型来模拟和理解生物系统的功能和机制。
例如,借助于计算机建模和仿真技术,可以模拟鸟类的飞行原理,以此设计更有效的飞行器。
2.生物信号和传感器:仿生学研究中,利用生物的感知和传感器机制,通过工程手段设计出新型的传感器和检测装置。
这些装置可以模拟生物感知机理,如人眼的视觉传感器、耳朵的听觉传感器等,用于实现自动控制和数据采集。
3.材料创新和仿生设计:仿生学强调材料和结构的创新,通过选取具有特殊性能的生物材料和结构,并用于设计和制造具有相似功能的人造产品。
比如,蜘蛛丝的强度与韧性远超过钢材,可以应用于户外装备、防弹衣等领域。
4.系统集成和优化设计:仿生学的研究方法还涉及到系统集成和优化设计。
通过借鉴生物系统的集成方式和优化策略,可以改进工程系统的性能和效率。
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1.1体温的测量方式及正常值生命指征的定义三种测量体温的方法: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仿生学的起源1.2仿生学的诞生仿生学的定义是1960年提出1.3仿生学与科技创新的关系仿生学是科学与技术原始创新的不竭动力。
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.非生命的仿生制品2. 生命零部件的仿生制品第二章从灵感到制造的创新过程——仿生学的研究方法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.模仿生物的生物结构制造十八般武器:刀、戟、抓鞭和锏3.1.2仿生武器装备2飞机与鸟和昆虫蜻蜓可作长时间的悬停,苍蝇可以随意转变方向每根羽毛有专属的肌肉,鸟的喙是中空的,鸟类全身设计都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潜艇与鱼和海兽下潜和上浮水母,乌贼,鱼最初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/汽油发动机速度和动力利用效力海豚: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)新型核潜艇设计的生物原型: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赫赫有名的仿生导弹1945年第一枚,美国响尾蛇导弹:北美洲丛林的毒蛇,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夜视仪与动物的特异功能猫头鹰:夜行猎手,黑夜的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,阵地内歼敌顽强的毅力,蜘蛛织网的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,最远的楚国和燕国,最远最强大的齐国,春秋战国七雄争霸中蚕食战略的核心是远交近攻挖洞战略:抗日战争地道战,虾蟆墩,冀中平原和华北平原犄角战略: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:狼是十分凶暴残忍狡猾的动物,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的战术特点,提出势险和节短的战术思想。
麻雀战术:战例:1937年,范村黄锋战术:蜂是令人生畏的小动物,有进攻武器,广泛开展群众参与活动,开展鸷鸟战术;凶猛的鸟类,态势就像张满的弓弩小鱼吃大鱼的战术: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:动物的共生:蚂蚁和蚜虫:鲨鱼与向导鱼;鳄鱼与燕千鸟;优势互补军事战术应用:陆、海、空及每个军种中的各个兵种,各机种协同联合作战(两伊战争中的战术失败)夜蛾反声呐与电子战:电子战的两方面: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:生物过程形成的材料:结构蛋白(胶原纤维、蚕丝等)、生物矿物(骨、牙、贝壳等)和复合纤维(木材、竹)。
天然生物材料的成分:以C、H、O、N最为丰富,含一些较丰富元素Ca、P、Cl、K等和微量元素Fe、Cu、Zn、Mn等;这些元素以一定的相互作用结合在一起特征:1.天然生物材料的特征之一就是成分简单结构复杂。
(水、核苷酸(4)氨基酸(20)糖和生物矿物(4))特征1:天然材料结构的复杂性主要体现在这几种基本化合物的组成方式;天然生物材料具有空间上的分级结构。
分级结构指在不同尺度上,结构的组装规则也不同。
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的增强纤维,贝壳牙齿是由增强纤维构成;功能适应性;创伤愈合性(再生功能);4.2仿生材料仿生材料的定义:美国的秋季材料研讨会增加了“受生物系统启发的材料研究”这一分会(1992年),标志着材料的仿生研究受到广泛的关注;仿生材料指的是受到生物启发或模仿生物的各种特性而开发的材料。
材料仿生的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的梯状分布。
以针叶树为例,木材从断面看,可分为早材与晚材。
贝壳的力学性能呈现各向异性的特征。
具有同样抗拉强度的骨骼与铸铁相比,重量轻三倍。
牙釉质是由纳米级的生物陶瓷材料组成。
材料放生的分类: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,竹的横断面结构中薄壁细胞为竹材的基体,而厚壁细胞为竹纤维的增强体(竹纤维是空心多层)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:引人注目的是软体动物的贝壳珍珠层层状结构的仿生。
贝壳分为三层:外层是角质层主要有硬化蛋白质组成,厚度小,中层为棱柱层,由定向的柱状方解石组成,内层为珍珠层,由文石板片组成;硬度是普通文石的两倍,韧性是后者的1000倍,并且其力学性能具有各向异性的特点(与层状结构有关)电鱼:电池伏打骨骼:是密实的骨胶原纤维和充满无机钙混合物的有机基体组成的复合材料;作为坚硬的结缔组织,是由表层的密质骨和芯层的多胞松质骨构成的夹层结构或夹芯结构;骨具有较强的比强度,骨比铸铁轻三倍,但却具有铸铁的抗拉强度;最简单的骨的仿生:成分仿生:骨矿牙齿:结构组织是釉质(最坚硬,乳白色、)、牙本质(主体)和牙骨质。
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,具有高度有序的结构;毛发周围是一层鳞状细胞,中间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。
仿含羞草叶片的弹性模材料:研制了一种伸到小肠内的内视镜。
最小的物质和能量消耗,实现最优益的功能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:有微米尺寸的鳞片交叠覆盖,具有清洁性,会产生特殊的结构色;玫瑰花瓣:具有微米乳突结构,同时具有纳米折叠结构,这样的双层结构使其具有高粘附力的超疏水性。
据此,我国学者提出花瓣效应;壁虎脚掌:有约59万根极细的软性刚毛,刚毛末端又有更细的纳米绒毛分支,接触产生范德华力;蜘蛛丝:集水特征;甲虫背部:一层能下活动的壳荷叶效应是由德国波恩大学的Wilhelm Barthlott提出的。
玫瑰花瓣显示了具有低黏附的超疏水(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,利用收集的淡水,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:巴黎的改建计划:模仿了人的呼吸系统古城丽江:丽江古城的建筑不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的耳朵;蜂巢是由许多(六)边形的小巢构成德国不莱梅的高层公寓:蝴蝶的形状津巴布韦哈拉雷伊斯特盖特中心:白蚁的巢穴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:像张开嘴的鲸鱼,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:白雪覆盖的洛基山脉;悉尼歌剧院:仿生建筑的成功典范;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年以前最高的建筑;密尔沃基艺术馆:考拉力支撑,是诗一般的结构体系加拿大蒙特利尔德国馆:可随时拆卸荷兰鹿特丹的城市仙人掌建筑仿生的条件与限制:一方面仿生,一方面不可盲目夸大生物体结构的合理性;生物实体进化和发展的局限性局限性:他们现存的结构是多功能约束条件下最为综合的合理结构有机界与无机界的差异性: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的问题:一个成功的建筑物应当是建筑、结构、功能和环境相互协调、有机结合的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的100倍;蹲踞式起跑模仿了袋鼠的起跑姿势;人是跖形类行走动物;短跑技术的关键在于前撑后蹬;体育仿生之跑步:跑步为基本技能;起跑技术:站立式和蹲踞式(最好的);产生:袋鼠——蹲踞式起跑;速度::陆地上行走或奔跑分为三类:(1、用脚掌走路的动物称为跖性类2、用足趾奔跑的称为趾行类;3、蹄形动物称为蹄形类;东吴提高奔跑速度的秘诀之一就是增加步幅;力的传递:动物的形态与运动:善于运动:大腿粗,小腿细,跳跃:牛蛙能越过自己身长的9倍,北美洲的豹蛙是13倍;蟋蟀是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文化艺术中的仿生烙印《天鹅湖》;卓别林:塑造流浪汉夏洛尔模范鸭子的走路姿势《摩登时代》。