小虫有大智慧,跳蚤、蜘蛛以及一些昆虫或许能赋予工程技术新灵感—
01 蝴蝶的晶体色彩
许多蝴蝶的翅膀和一些鸟类的羽毛如孔雀,有着绚丽色彩。不过,这种色彩不是由于翅膀上的色素产生的,而是由其表面的微观晶体结构而形成的。光线被晶体分解成不同的色光,反射到观察者的眼睛里,这与我们能看到的彩虹的原理更为相似。
高通是美国一家上市公司,该公司仿效了蝴蝶翅膀的色彩原理并运用在名为Mirasol和Imod的显示器[显示器(display)通常也被称为监视器。]中。科技人员[广义上来说是掌握一项相关技术的人才,可以是具有农、林、电、工、理、医、法、经济等各个学科领域相关技术的人才。]还从使蝴蝶翅膀闪闪发光的分层结构获取灵感,使显示器无须使用背光源却能“永远发光”。
因为这类显示器依靠的是环境光,而不需要人工照明,所以它的色彩在室外会更加鲜艳,而不像传统的屏幕那样在阳光下会逐渐褪色。由于屏幕本身不发光,所以耗电量可减少约90%。如果该技术应用在等离子[如果温度不断升高,气体将会发生怎样的变化呢?科学家告诉我们,这时构成分子的**发生分离,形成为独立的**,如氮分子会分裂成两个氮**,我们称这种过程为气体中分子的离解。]电视上,比如一台等离子电视耗电约为400瓦,一台Mirasol 显示器耗能可能只有40瓦。这种技术现在已经被应用到手机和其他具有用户界面的设备上。
02 蜘蛛的反光网
据统计,全世界每年有上亿只鸟儿[《鸟儿》远非一个美丽又悲伤的爱情故事。]因撞击玻璃而死,大型写字楼及摩天大厦的玻璃幕墙尤其成了鸟儿的致命杀手。你有没有想过,鸟儿为什么不会撞到蜘蛛网[蜘蛛网是中国最大最具影响力的报刊网络发行机构,蜘蛛网提供国内邮发报刊、自办发行报刊订阅服务,共涉及2000多种报纸和8000多种杂志,品种涵盖了大众消费类、商业财经类以及各行业、专业、学术性报刊。]呢?原来,蜘蛛网能反射紫外光[紫外光是电磁波谱中波长从0.01~0.40微米辐射的总称,不能引起人们的视觉。],而鸟类与我们人类不同,是可以看到紫外光的动物。
蜘蛛肯定不想让自己扮演“蛇吞象”的角色。对于大自己许多倍的鸟儿,蜘蛛既然明白无法将其收入囊中,于是就选择了回避。蜘蛛通过创建一个在鸟儿眼中坚不可摧的网,避免了鸟儿对蛛网的破坏,省却了不断修复蛛网的时间和资源。蜘蛛的这种聪明策略被德国的一家名为Glaswerke Arnold的玻璃公司学到手了,该公司的科技人员研发出了护鸟玻璃,并荣获了创新大奖。
嵌入在这种玻璃板[玻璃板,置放在书桌等物体上的平板状玻璃,较厚,下面可放图片等。]中的是一种呈不规则分布的紫外反射线[反射线定义为:光线由特定的方向射向一个给定曲面,反射角等于给定角度的光线即为反射线。]。虽然人眼几乎看不见这种反射线,但对于鸟类,这层线看起来却像一道难以逾越的障碍物。建筑物使用这种玻璃板后,鸟类撞击事件下降了75%以上。
03 沙漠甲虫[甲虫是鞘翅目昆虫的统称,身体外部有硬壳,前翅是角质,厚而硬,后翅是膜质,如金龟子、天牛、象鼻虫等。]的水源
在地球上最干燥的地方,昆虫找到了捕获并饮用晨雾水分的方法。生活在纳米比沙漠的拟步甲(一种甲虫)外壳上覆盖着微小的凸起,其高度仅有人头发丝粗细的两倍,而其外壳本身则被一种高度亲脂性(疏水)的蜡状物质所覆盖。
这种甲虫在清晨的空气中撅起它们的**,将雾气中的水分吸附到外壳的微小凸起上,积聚成水滴,然后水滴就顺着背落入甲虫嘴里。有位设计师基于拟步甲的这种策略发明了仿生装置,并因此而获奖。他用不锈钢模仿制作了与甲虫背部相似的穹顶来收集雾滴,并让水滴流入圆形的蓄水容器供使用。这种装置有可能为生活在纳米比沙漠的人们提供足够的每日用水。
04 跳蚤的跳跃关节
“蜜蜂的膝盖”,是上世纪20年代以来在英语国家被使用的俚语,用来指出类拔萃的事物。而澳大利亚**下属的联邦科学与工业研究组织(CSIRO)发现,跳蚤的膝盖也同样十分完美。
CSIRO的科学家通过研究昆虫的节肢弹性[弹性,物理学名词,是指物体在外力作用下发生形变,当外力撤消后能恢复原来大小和形状的性质。]蛋白[蛋白又名鸡子白,异名鸡卵白(《别录》)、鸡子清(《食疗本草》)。]而获取灵感,研制出了具有98%弹性的近乎完美的橡胶。许多昆虫,包括跳蚤的关节都是由这种蛋白质构成的。
科学家把节肢弹性蛋白看作一种弹簧,它能吸收能量或压力,而当压力去除时它能将储存的能量释放出来。节肢弹性蛋白的弹性比合成橡胶甚至天然橡胶都高出许多。
节肢弹性蛋白能让跳蚤储存足够的动能,一次跳跃的高度可达到其身长的100倍(相当于人类能够跳600英尺高)。它是迄今已知最有效的弹性蛋白,将其工业合成后将有广泛的用途,如提升心脏瓣膜的响应能力,制造弹力极强的跑鞋,等等。