仿生学的例子

第一篇：仿生学的例子

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，根据苍蝇嗅觉器的结构和功能，仿制成一种十分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。就是把十分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；分析器一经发现气味物质的信号，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成分。

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！

座头鲸前侧有垒球般大突起的前鳍，能够划过水面，让它悠游在海洋里。但根据流动力学原理，这突起就应会妨碍前鳍的运动。

根据他的研究，费雪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。但费雪心中的大鱼是风力能源。他相信只要加一些结节在涡轮机的叶片上将会改善整个产业，使得风力的价值更胜以往。

仿生学的例子（4）：

斑马与斑马线

斑马生活在非洲大陆，外形与一般的马没有什么两样，它们身上的条纹是为适应生存环境而衍化出来的保护色。在所有斑马中，细斑马长得最大最美。它的肩高140-160厘米，耳朵又圆又大，条纹细密且多。斑马常与草原上的牛羚、旋角大羚羊、瞪羚及鸵鸟等共处，以抵御天敌。人类将斑马条纹应用到军事上是一个是很成功仿生学例子。

仿生学的例子（5）：

蝴蝶与人造卫星

五彩的蝴蝶锦色粲然，如重月纹凤蝶，褐脉金斑蝶等，尤其是萤光翼凤蝶，其后翅在阳光下时而金黄，时而翠绿，有时还由紫变蓝。科学家透过对蝴蝶色彩的研究，为军事防御带来了极大的裨益。在二战期间，德军包围了列宁格勒，企图用轰炸机摧毁其军事目标和其他防御设施。苏联昆虫学家施万维奇根据当时人们对伪装缺乏认识的状况，提出利用蝴蝶的色彩在花丛中不易被发现的道理，在军事设施上覆盖蝴蝶花纹般的伪装。因此，尽管德军费尽心机，但列宁格勒的军事基地仍安然无恙，为赢得最后的胜利奠定了坚实的基础。根据同样的原理，之后人们还生产出了迷彩服，大大减少了战斗中的伤亡。

人造卫星在太空中由于位置的不断变化可引起温度骤然变化，有时温差可高达两、三百度，严重影响许多仪器的正常工作。科学家们受蝴蝶身上的鳞片会随阳光的照射方向自动变换角度而调节体温的启发，将人造卫星的控温系统制成了叶片正反两面辐射、散热潜力相差很大的百叶窗样式，在每扇窗的转动位置安装有对温度敏感的金属丝，随温度变化可调节窗的开合，从而持续了人造卫星内部温度的恒定，解决了航天事业中的一大难题。

仿生学的例子（6）：

甲虫与炮弹

气步甲炮虫自卫时，可喷射出具有恶臭的高温液体“炮弹”，以迷惑、刺激和惊吓敌害。科学家将其解剖后发现甲虫体内有3个小室，分别储有二元酚溶液、双氧水和生物酶。二元酚和双氧水流到第三小室与生物酶混合发生化学反应，瞬间就成为100℃的毒液，并迅速射出。这种原理已应用于军事技术中。二战期间，德国纳粹为了战争的需要，据此机理制造出了一种功率极大且性能安全可靠的新型发动机，安装在飞航式导弹上，使之飞行速度加快，安全稳定，命中率提高，英国伦敦在受其轰炸时损失惨重。美国军事专家受甲虫喷射原理的启发研制出了先进的二元化武器。这种武器将两种或多种能产生毒剂的化学物质分装在两个隔开的容器中，炮弹发射后隔膜破裂，两种毒剂中间体在弹体飞行的8—10秒内混合并发生反应，在到达目标的瞬间生成致命的毒剂以杀伤敌人。它们易于生产、储存、运输，安全且不易失效。萤火虫可将化学能直接转变成光能，且转化效率达100%，而普通电灯的发光效率只有6%。人们模仿萤火虫的发光原理制成的冷光源可将发光效率提高十几倍，大大节约了能量。另外，根据甲虫的视动反应机制研制成功的空对地速度计已成功地应用于航空事业中。

仿生学的例子（7）：

苍蝇与平衡棒

昆虫学家研究发现，苍蝇的后翅退化成一对平衡棒。当它飞行时，平衡棒以必须的频率进行机械振动，能够调节翅膀的运动方向，是持续苍蝇身体平衡的导航仪。科学家据此原理研制成一代新型导航仪——振动陀螺仪，大大改善了飞机的飞行性能llj，可使飞机自动停止危险的滚翻飞行，在机体强烈倾斜时还能自动恢复平衡，即使是飞机在最复杂的急转弯时也万无一失。苍蝇的复眼包含4000个可独立成像的单眼，能看清几乎360。范围内的物体。在蝇眼的启示下，人们制成了由1329块小透镜组成的一次可拍1329张高分辨率照片的蝇眼照相机，在军事、医学、航空、航天上被广泛应用。苍蝇的嗅觉个性灵敏并能对数十种气味进行快速分析且可立即作出反应。科学家根据苍蝇嗅觉器官的结构，把各种化学反应转变成电脉冲的方式，制成了十分灵敏的小型气体分析仪，已广泛应用于宇宙飞船、潜艇和矿井等场所来检测气体成分，使科研、生产的安全系数更为准确、可靠。

仿生学的例子（8）：

蜂巢与偏振光导航仪沙发回目录

蜂巢由一个个排列整齐的六棱柱形小蜂房组成，每个小蜂房的底部由3个相同的菱形组成，这些结构与近代数学家精确计算出来的——菱形钝角109。28’，锐角70。32’完全相同，是最节省材料的结构，且容量大、极坚固，令许多专家赞叹不止。人们仿其构造用各种材料制成蜂巢式夹层结构板，强度大、重量轻、不易传导声和热，是建筑及制造航天飞机、宇宙飞船、人造卫星等的理想材料。蜜蜂复眼的每个单眼中相邻地排列着对偏振光方向十分敏感的偏振片，可利用太阳准确定位。科学家据此原理研制成功了偏振光导航仪，早已广泛用于航海事业中。

仿生学的例子（9）：

机械蛇怪蜥蜴能干吗？

蛇怪蜥蜴被称为耶稣基督蜥蜴是有原因的。它能在水上走，更正确地说是跑！比昆虫大很多的蛇怪蜥蜴之所以能够停留在水上靠的是它的脚以正确的角度像骑脚踏车般的踩动着。所以身体能够高出水面，往前快跑。

2003年，卡内基美隆大学的机械人学教授梅庭西用蛇怪蜥蜴做为不可思议的生物机械学的例子时，他突然想到是否能模仿相同的技巧制造一个机械人呢？

这并不是一件简单的事。不但马达务必极端的轻，每次脚踩水的动作也务必完美。在几个月的工作后，西提和他的学生们最后能够做出第一个能走在水面上的机械人了。

仿生学的例子（10）：

火车整了形-因为鸟！

当1964年日本建造第一部日本新干线子弹列车的时候，它能够以每小时120公里快速行驶。但这么快有一个恼人的副作用：每当列车高速行驶于隧道时，会产生轰隆隆的声音。

当工程师兼鸟类爱好者EijiNakatsu加入后，他实验了不同的列车车头形状，他发现目前为止以像鱼狗喙的形状的最好。今日日本的高速列车长长的，像鸟嘴一般的车头的形状能够帮忙列车安静地快速驶离隧道。事实上，这样的设计让列车相较于之前的设计速度上快了百分之十，也节省了百分之十五的燃料。

仿生学的例子（11）：

蝙蝠魔杖-神奇！

这个手杖利用回波测试法，跟蝙蝠用来探测环境的知觉系统相同。每秒它能够释放6万个超音波，并感应回弹的波长。当某些回来快一点，那意味着有某个物体在附近，此时手杖的把手就会震动。采用这个技术，不仅仅能够看见在地面上的物体，如空罐子或消防栓，还能够侦测地面以上的物体，如低挂的号志和树枝。手杖的输入及回报系统是无声的，因此使用者能够同时听到周遭的所有声音。

仿生学的例子（12）：

鲨鱼皮-最新的导管热

鲨鱼皮，千万年来一向有办法持续清洁.此刻借用鲨鱼皮，感染可能会绝迹。

Sharklet公司生产一种由鲨鱼皮概念而产生的塑料覆盖物。目前正试用在医院里大多数人会摸到的物品表面，像是灯的开关、屏幕、把手。目前为止在防止细菌上似乎是成功的。Sharklet已经有了进一步的计划，他的下一个企划是替常常造成感染的导管做朔胶覆盖物。

仿生学的例子（13）：

鱼漂与潜水艇

潜水艇潜水艇是怎能样发明的呢？为了让一种船既能在水面划，又能在海底游，科学家观察到了鱼这种动物。

鱼肚中有一种东西叫鱼鳔，里面装满了空气。在鱼想潜到水底时，将鱼鳔中的空气排出，浮力就立刻变小了，鱼可自由地沉下水面。而潜水艇中也有一种机器，里面也装满了空气，将空气一排出，潜水艇便能沉下水底。科学家是按这个原理制造的潜水艇。

看，我们如今已经很高级的潜水艇，原先它们是利用鱼鳔原理而做的。是的，生活中若没有动物，人类将会失去很多发明的机会。能够说，动物对人类生活也有很大的帮忙。

仿生学的例子（14）：

青蛙与电子娃眼

我从《小爱迪生》这本书中读到了“青蛙的眼睛”，《小爱迪生》上面说的是“青蛙的眼睛只能够看见动的东西”。我将信将疑，问了一下爸爸。爸爸说：“你还是做一个试验比较好。”我点点头。

首先，我先找来一只青蛙，这只青蛙蹲坐在报纸上，用它警惕的大眼睛

盯着我的一举一动，好像警察监视罪犯一样。它身穿美丽的绿皮袄，好像一个贵妇人，仪态端庄。

我先把事先拍死的苍蝇放到它面前。那只苍蝇好像在青蛙的眼里消失了，对这“嗟来之食”无动于衷。我拿出了小细线，将苍蝇留意翼翼地扎好，然后在它的眼前不停地摇晃。突然，青蛙的注意力不在我身上了，它目不转睛地盯着那只“会飞”的苍蝇。没过一会儿，只听“扑”的一声，青蛙伸出了它长长的、粉红色的舌头，轻轻一卷，便把苍蝇卷进了肚子里。

这次实验证明了：青蛙的眼睛只能够看见动的东西，看不见不会动的东西。于是，科学家们便透过青蛙的眼睛发明了“电子蛙眼”！

仿生学的例子（15）：

蜻蜓与平衡重锤

蜻蜒透过翅膀振动可产生不同于周围大气的局部不稳定气流，井利用气流产生的涡流来使自己上升。蜻蜒能在很小的推力下翱翔，不但可向前飞行，还能向后和左右两侧飞行，其向前飞行速度可达72km/小时。此外，蜻蜒的飞行行为简单，仅靠两对翅膀不停地拍打。科学家据此结构基础研制成功了直升飞机。飞机在高速飞行时，常会引起剧烈振动，甚至有时会折断机翼而引起飞机失事。蜻蜒依靠加重的翅痣在高速飞行时安然无恙，于是人们仿效蜻蜒在飞机的两翼加上了平衡重锤，解决了因高速飞行而引起振动这个令人棘手的问题。

仿生学的例子（16）：

人工冷光

自从人类发明了电灯，生活变得方便、丰富多了。但电灯只能将电能的很少一部分转变成可见光，其余大部分都以热能的形式浪费掉了，而且电灯的热射线有害于人眼。那么，有没有只发光不发热的光源呢人类又把目光投向了大自然。

在自然界中，有许多生物都能发光，如细菌、真菌、蠕虫、软体动物、甲壳动物、昆虫和鱼类等，而且这些动物发出的光都不产生热，所以又被称为“冷光。”在众多的发光动物中，萤火虫是其中的一类。萤火虫约有1500种，它们发出的冷光的颜色有黄绿色、橙色，光的亮度也各不相同。萤火虫发出冷光不仅仅具有很高的发光效率，而且发出的冷光一般都很柔和，很适合人类的眼睛，光的强度也比较高。因此，生物光是一种人类理想的光。

科学家研究发现，萤火虫的发光器位于腹部。这个发光器由发光层、透明层和反射层三部分组成。发光层拥有几千个发光细胞，它们都内含荧光素和荧光酶两种物质。在荧光酶的作用下，荧光素在细胞内水分的参与下，与氧化合便发出荧光。萤火虫的发光，实质上是把化学能转变成光能的过程。

早在40年代，人们根据对萤火虫的研究，创造了日光灯，使人类的照明光源发生了很大变化。科学家先是从萤火虫的发光器中分离出了纯荧光素，之后又分离出了荧光酶，之后，又用化学方法人工合成了荧光素。由荧光素、荧光酶、atp(三磷酸腺苷)和水混合而成的生物光源，可在充满爆炸性瓦斯的矿井中当闪光灯。由于这种光没有电源，不会产生磁场，因而能够在生物光源的照明下，做清除磁性水雷等工作。

人们已能用掺和某些化学物质的方法得到类似生物光的冷光，作为安全照明用。

仿生学的例子（17）：

电鱼与伏特电池

自然界中有许多生物都能产生电，仅仅是鱼类就有500余种。人们将这些能放电的鱼，统称为“电鱼”。

各种电鱼放电的本领各不相同。放电潜力最强的是电鳐、电鲶和电鳗。中等大小的电鳐能产生70伏左右的电压，而非洲电鳐能产生的电压高达220伏；非洲电鲶能产生350伏的电压；电鳗能产生500伏的电压，有一种南美洲电鳗竟能产生高达880伏的电压，称得上电击冠军，据说它能击毙像马那样的大动物。

电鱼放电的奥秘究竟在哪里经过对电鱼的解剖研究，最后发此刻电鱼体内有一种奇特的发电器官。这些发电器官是由许多叫电板或电盘的半透明的盘形细胞构成的。由于电鱼的种类不同，所以发电器的形状、位置、电板数都不一样。电鳗的发电器呈棱形，位于尾部脊椎两侧的肌肉中；电鳐的发电器形似扁平的肾脏，排列在身体中线两侧，共有200万块电板;电鲶的发电器起源于某种腺体，位于皮肤与肌肉之间，约有500万块电板。单个电板产生的电压很微弱，但由于电板很多，产生的电压就很大了。

电鱼这种非凡的本领，引起了人们极大的兴趣。19世纪初，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特电池。因为这种电池是根据电鱼的天然发电器设计的，所以把它叫做“人造电器官”。对电鱼的研究，还给人们这样的启示：如果能成功地模仿电鱼的发电器官，那么，船舶和潜水艇等的动力问题便能得到很好的解决。

仿生学的例子（18）：

水母的顺风耳

在自然界中，水母，早在5亿多年前，它们就已经在海水里生活了。“但是，水母跟顺风耳又有什么关系呢？”人们肯定会问这样一个问题。因为，水母在风暴来临之前，就会成群结队地游向大海，就预示风暴即将来临。但是，这又与“顺风耳”有什么关系呢？原先，在蓝色的海洋上，由空气和波浪摩擦而产生的次声波（频率为8～13赫兹），是风暴来临之前的预告。这种次声波，人耳是听不到的，而对水母来说却是易如反掌。科学家经过研究发现，水母的耳朵里长着一个细柄，柄上有个小球，球内有块小小的听石。科学家仿照水母耳朵的结构和功能，设计了水母耳风暴预测仪，相当精确地模拟了水母感受次声波的器官。

仿生学的例子（19）：

失重现象

长颈鹿之所以能将血液透过长长的颈输送到头部，是由于长颈鹿的血压很高。据测定，长颈鹿的血压比人的正常血压高出2倍。这样高的血压为什么不会导致长颈鹿患脑溢血而死亡呢？这和长颈鹿身体的结构有关。首先，长颈鹿血管周围的肌肉十分发达，能压缩血管，控制血流量；同时长颈鹿腿部及全身的皮肤和筋膜绷得很紧，利于下肢的血液向上回流。科学家由此受到启示，在训练宇航员对，设置一种特殊器械，让宇航员利用这种器械每一天锻炼几小时，以防止宇航员血管周围肌肉退化；在宇宙飞船升空时，科学家根据长颈鹿利用紧绷的皮肤可控制血管压力的原理，研制了飞行服——“抗荷服”。抗荷服上安有充气装置，随着飞船速度的增高，抗荷服能够充入必须量的气体，从而对血管产生必须的压力，使宇航员的血压持续正常。同时，宇航员腹部以下部位是套入抽去空气的密封装置中的，这样能够减小宇航员腿部的血压，利于身体上部的血液向下肢输送。

仿生学的例子（20）：

蛋壳与薄壳建筑

蛋壳呈拱形，跨度大，包括许多力学原理。虽然它只有2mm的厚度，但使用铁锤敲砸也很难破坏它。建筑学家模仿它进行了薄壳建筑设计。这类建筑有许多优点：用料少，跨度大，坚固耐用。薄壳建筑也并非都是拱形，举世闻名的悉尼歌剧院则像一组泊港的群帆。

仿生学的例子（21）：

大嘴-出奇的轻！

大嘴鸟的嘴这么大这么厚，就应重到它掉下来。但是大嘴鸟到处飞。那是因为它的嘴是一个令人惊奇的设计。它的嘴硬的能够咬破最硬的水果壳，强壮的能够成为攻击其它鸟的武器。然而大嘴鸟嘴的密度大约就像宝丽龙碗一样而已。

马克梅尔，加州大学圣地亚哥分校的工程学教授，研究为何大嘴鸟的嘴能够如此轻。第一眼看来，它像脚踏车的安全帽一样，是泡棉用硬壳包起来。但梅尔发现这泡棉是由细小的支架和薄膜构成。支架本身是结实的骨头，但它们以必须的间隔排列着，使得整个嘴的密度只有水的1/8。梅尔想能够复制大嘴鸟的嘴来做出既强壮、轻又安全的汽车仪表板。

仿生学的例子（22）：

保命装死吧！

复苏性植物和水熊-大自然生物最韧命的两个典范。这两个微生物存活的秘密在于深度冬眠。它们将身体内所有的水换成变成玻璃的醣，这将导致假死状态。尽管这个程序无法用来维持人类（如果将我们身体里的水分用醣来代替会导致死亡），但是能够用来保存疫苗。

世界卫生组织估计每年会有2百万儿童死于能够以疫苗预防的疾病，例如白喉、破伤风、百日咳。因为疫苗里的活物质在炙热的温度中很快就会死亡，要安全的运输他们到需要的人手中是一件困难的事。这是他们发明了醣保存法，将疫苗里的活物质硬化成极小的玻璃珠，让疫苗能在闷热的气候中存活超过一个礼拜。

仿生学的例子（23）：

龙虾的眼睛-仔细看喔！

X光机体积这么他大是有道理的。不像其它可见光，x光不会转弯，所以不好操作。在机场和医疗院所我们能够扫描袋子或人的唯一方法是同时将超多的射线打在标的物上，因此需要巨大的设备。

但是龙虾栖息于海平面300英尺下的昏暗的水中，它的X光视力比任何我们的设备都好。不像人类的眼睛看到的反射影像务必经过大脑的转译，龙虾看到直接的反射所集合构成的影像，它能够只聚焦在单一点上。科学家已经找到如何复制这个窍门的方法来制造新的x光机。

龙虾眼x光机像一个手拿式的闪光灯，能够透视3寸厚的铁墙。它会发射一小串低功率的x光线透过标的物，少数射线在遇到另一端的其它东西时会反射回来。

仿生学的例子（24）：

树蜂-钻洞它最瞭!

别被树蜂尾巴拿两根像鞭子一样的针吓到。那是钻嘴，不是毒刺。树蜂使用这些有时候比身体还长的针钻进他们下幼虫的树，英格兰巴斯大学的天文学家认为树蜂的钻子在太空中能够发挥作用。科学家很早就明白要在火星上找出生物来，可能务必做挖掘的动作，但是没有足够的引力，他们不确定如何才能够有足够的压力来钻勘火星坚硬的地表。从树蜂得到灵感，研究人员设计了一种在尾端带刃的锯子，那会产生反作用力，像树蜂的针一样。理论上来说，这个装置也能够应用在流星表面，因为流星也不具任何引力。

仿生学的例子（25）：

神奇的马勃菌海绵-神气呢！

橘色的马勃菌海绵本身没什么看头，它基本上就是一个栖息在海床上的海绵球。它没有肢体、没有器官、消化系统、循环系统都没有，就是整天坐在那儿，滤着水。然而这个不出风头的生物，可能是下一个科技革命的催化剂。

丹尼尔摩斯，加州大学圣塔芭芭拉分校的生物学教授，研究的是海绵用的效素法，并于2006年成功复制。他已经使用干凈有效的海绵使用的技术制造许多电极。目前，有几家公司正投入数百万美元成立联盟要商业化类似的产品。在几年后，如果太阳能面板突然出此刻美洲的每一个屋顶上，微芯片只要几个钱的时候，别忘了感谢这小小的橘色马勃菌海绵，是它开始了这一切。

第二篇：仿生学的例子

仿生学的例子

大自然的启示

乌贼和鱼雷诱饵

乌贼体内的囊状物能分泌黑色液体，遇到危险时它便释放出这种黑色液体，诱骗攻击者上当。潜艇设计者们仿效乌贼的这一功能读者设计出了鱼雷诱饵。鱼雷诱醋似袖珍潜艇，可按潜艇的原航向航行，航速不变，也可模拟噪音、螺旋节拍、声信号和多普勒音调变化等。正是它这种惟妙惟肖的表演，令敌潜艇或攻击中的鱼雷真假难辩，最终使潜艇得以逃脱。

蜘蛛和装甲

生物学家发现蜘蛛丝的强度相当于同等体积的钢丝的5倍。受此启发，英国剑桥一所技术公司试制成犹如蜘蛛丝一样的高强度纤维。用这种纤维做成的复合材料可以用来做防弹衣、防弹车、坦克装甲车等结构材料。

长颈鹿和“抗荷服”

长颈鹿是目前世界上最高的动物，其大脑和心脏的距离约3米，完全是靠高达160~260毫米汞柱的血压把血液送到大脑的。按一般分析，当长颈鹿低头饮水时，大脑的位臵低于心脏，大量的血液会涌入大脑，使血压更加增高，那么长颈鹿会在饮水时得脑充血或血管破烈等疾病而死。但是裹在长颈鹿身上的一层、厚皮紧紧箍住了血管，限制了血压，飞机设计师和航空生物学家依照长颈鹿皮肤原理，设计出一种新颖的“抗荷服”，从而解决了超高速歼击机驾驶员在突然加速爬升时因脑部缺血而引起的痛苦。这种“抗荷服”内有一装臵，当飞机加速时可压缩空气，也能对血管产生相应的压力，这比长颈鹿的厚皮更高明了。

鲸鱼和潜艇的“鲸背效应”

当代核潜艇能长时间潜航于冰海之下，但若在冰下发射导弹，则必须破冰上浮，这就碰到了力学上的难题。潜舴专家从鲸鱼每隔10分钟必须破冰呼吸一次中得到启迪，在潜艇顶部突起的指挥台围壳和上层建筑方面，作了加强材料力度和外形仿鲸背处理，果然取得了破冰时的“鲸背效应”。

蝴蝶和卫星控温系统

遨游太空的人造卫星，当受到阳光强烈辐射时，卫星温度会高达200摄氏度；而在阴影区域，卫星温度会下降至零下200摄氏度左右，这很容易烤坏或冻坏卫星上的精密仪器仪表，它一度曾使航天科学家伤透了脑筋。后来，人们从蝴蝶身上受到启迪。原来，蝴蝶身体表面生长着一层细小的鳞片，这些鳞片有调节体温的作用。每当气温上升、阳光直射时，鳞片自动张开，以减少阳光的辐射角度，从而减少对阳光热能的吸收；当外界气温下降时，鳞片自动闭合，紧贴体表，让阳光直射鳞片，从而把体温控制在正常范围之内。科学家经过研究，为人造地球卫星设计了一种犹如蝴蝶鳞片般的控温系统。

苍蝇与宇宙飞船

苍蝇为人类做出的伟大贡献令人讨厌的苍蝇，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。苍蝇的嗅觉特别灵敏，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? 原来，苍蝇的“鼻子”——嗅觉感受器分布在头部的一对触角上。引每个“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，根据苍蝇嗅觉器官的结构和功能，仿制成一种十分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；分析器一经发现气味物质的信号，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成分。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，还可用来改进计算机的输入装臵和有关气体色层分析仪的结构原理中。另外苍蝇的楫翅（又叫平衡棒）是个“天然导航仪”，人们模仿它制成了“振动陀螺仪”。这种仪器目前已经应用在火箭和高速飞机上，实现了自动驾驶。

从萤火虫到人工冷光

从萤火虫到人工冷光

自从人类发明了电灯，生活变得方便、丰富多了。但电灯只能将电能的很少一部分转变成可见光，其余大部分都以热能的形式浪费掉了，而且电灯的热射线有害于人眼。那么，有没有只发光不发热的光源呢? 人类又把目光投向了大自然。

在自然界中，有许多生物都能发光，如细菌、真菌、蠕虫、软体动物、甲壳动物、昆虫和鱼类等，而且这些动物发出的光都不产生热，所以又被称为“冷光。”在众多的发光动物中，萤火虫是其中的一类。萤火虫约有1 500种,它们发出的冷光的颜色有黄绿色、橙色，光的亮度也各不相同。萤火虫发出冷光不仅具有很高的发光效率，而且发出的冷光一般都很柔和，很适合人类的眼睛，光的强度也比较高。因此，生物光是一种人类理想的光。

科学家研究发现，萤火虫的发光器位于腹部。这个发光器由发光层、透明层和反射层三部分组成。发光层拥有几千个发光细胞，它们都含有荧光素和荧光酶两种物质。在荧光酶的作用下，荧光素在细胞内水分的参与下，与氧化合便发出荧光。萤火虫的发光，实质上是把化学能转变成光能的过程。

早在40年代，人们根据对萤火虫的研究，创造了日光灯，使人类的照明光源发生了很大变化。近年来，科学家先是从萤火虫的发光器中分离出了纯荧光素，后来又分

[9]离出了荧光酶，接着，又用化学方法人工合成了荧光素。由荧光素、荧光酶、ATP(三磷酸腺苷)和水混合而成的生物光源,可在充满爆炸性瓦斯的矿井中当闪光灯。由于这种光没有电源，不会产生磁场，因而可以在生物光源的照明下，做清除磁性水雷等工作。

现在，人们已能用掺和某些化学物质的方法得到类似生物光的冷光，作为安全照明用。

电鱼与伏特电池

自然界中有许多生物都能产生电，仅仅是鱼类就有500余种。人们将这些能放电的鱼，统称为“电鱼”。

各种电鱼放电的本领各不相同。放电能力最强的是电鳐、电鲶和电鳗。中等大小的电鳐能产生70伏左右的电压,而非洲电鳐能产生的电压高达220伏；非洲电鲶能产生350伏的电压；电鳗能产生500伏的电压，有一种南美洲电鳗竟能产生高达880伏的电压，称得上电击冠军,据说它能击毙像马那样的大动物。

电鱼放电的奥秘究竟在哪里?经过对电鱼的解剖研究，终于发现在电鱼体内有一种奇特的发电器官。这些发电器官是由许多叫电板或电盘的半透明的盘形细胞构成的。由于电鱼的种类不同，所以发电器的形状、位臵、电板数都不一样。电鳗的发电器呈棱形，位于尾部脊椎两侧的肌肉中；电鳐的发电器形似扁平的肾脏，排列在身体中线两侧，共有200万块电板;电鲶的发电器起源于某种腺体，位于皮肤与肌肉之间,约有500万块电板。单个电板产生的电压很微弱，但由于电板很多，产生的电压就很大了。

电鱼这种非凡的本领，引起了人们极大的兴趣。19世纪初，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特电池。因为这种电池是根据电鱼的天然发电器设计的,所以把它叫做“人造电器官”。对电鱼的研究，还给人们这样的启示：如果能成功地模仿电鱼的发电器官，那么，船舶和潜水艇等的动力问题便能得到很好的解决。

水母的顺风耳

在自然界中，水母，早在５亿多年前，它们就已经在海水里生活了。“但是，水母跟顺风耳又有什么关系呢？”人们肯定会问这样一个问题。因为，水母在风暴来临之前，就会成群结队地游向大海，就预示风暴既将来临。但是，这又与“顺风耳”有什么关系呢？原来，在蓝色的海洋上，由空气和波浪摩擦而产生的次声波（频率为８～１３赫兹），是风暴来临之前的预告。这种次声波，人耳是听不到的，而对水母来说却是易如反掌。科学家经过研究发现，水母的耳朵里长着一个细柄，柄上有个小球，球内有块小小的听石。

科学家仿照水母耳朵的结构和功能，设计了水母耳风暴预测仪，相当精确地模拟了水母感受次声波的器官。

技能训练长颈鹿与宇航员失重现像

长颈鹿之所以能将血液通过长长的颈输送到头部，是由于长颈鹿的血压很高。据测定，长颈鹿的血压比人的正常血压高出2倍。这样高的血压为什么不会导致长颈鹿患脑溢血而死亡呢？这和长颈鹿身体的结构有关。首先，长颈鹿血管周围的肌肉非常发达，能压缩血管，控制血流量；同时长颈鹿腿部及全身的皮肤和筋膜绷得很紧，利于下肢的血液向上回流。科学家由此受到启示，在训练宇航员对，设臵一种特殊器械，让宇航员利用这种器械每天锻炼几小时，以防止宇航员血管周围肌肉退化；在宇宙飞船升空时，科学家根据长颈鹿利用紧绷的皮肤可控制血管压力的原理，研制了飞行服——“抗荷服”。抗荷服上安有充气装臵，随着飞船速度的增高，抗荷服可以充入一定量的气体，从而对血管产生一定的压力，使宇航员的血压保持正常。同时，宇航员腹部以下部位是套入抽去空气的密封装臵中的，这样可以减小宇航员腿部的血压，利于身体上部的血液向下肢输送。蛋壳与薄壳建筑

蛋壳呈拱形，跨度大，包括许多力学原理。虽然它只有2 mm的厚度，但使用铁锤敲砸也很难破坏它。建筑学家模仿它进行了薄壳建筑设计。这类建筑有许多优点：用料少，跨度大，坚固耐用。薄壳建筑也并非都是拱形，举世闻名的悉尼歌剧院则像一组泊港的群帆。防风和导湿的功能。斑马

斑马生活在非洲大陆，外形与一般的马没有什么两样，它们身上的条纹是为适应生存环境而衍化出来的保护色。在所有斑马中，细斑马长得最大最美。它的肩高140-160厘米，耳朵又圆又大，条纹细密且多。斑马常与草原上的牛羚、旋角大羚羊、瞪羚及鸵鸟等共外，以抵御天敌。人类将斑马条纹应用到军事上是一个是很成功仿生学例子。

昆虫与仿生

昆虫个体小，种类和数量庞大，占现存动物的75％以上，遍布全世界。它们有各自的生存绝技，有些技能连人类也自叹不如。人们对自然资源的利用范围越来越广泛，特别是仿生学方面的任何成就，都来自生物的某种特性，本文简要介绍昆虫与仿生学。（右为家蝇的眼睛）

蝴蝶与仿生

蝴蝶与仿生

五彩的蝴蝶锦色粲然，如重月纹凤蝶，褐脉金斑蝶等，尤其是萤光翼凤蝶，其后翅在阳光下时而金黄，时而翠绿，有时还由紫变蓝。科学家通过对蝴 蝶色彩的研究，为军事防御带来了极大的裨益。在二战期间，德军包围了列宁格勒，企图用轰炸机摧毁其军事目标和其他防御设施。苏联昆虫学家施万维奇根据当时 人们对伪装缺乏认识的情况，提出利用蝴蝶的色彩在花丛中不易被发现的道理，在军事设施上覆盖蝴蝶花纹般的伪装。因此，尽管德军费尽心机，但列宁格勒的军事 基地仍安然无惹，为赢得最后的胜利奠定了坚实的基础。根据同样的原理，后来人们还生产出了迷彩服，大大减少了战斗中的伤亡。

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人造卫星在太空中由于位 臵的不断变化可引起温度骤然变化，有时温差可高达两、三百度，严重影响许多仪器的正常工作。科学家们受蝴蝶身上的鳞片会随阳光的照射方向自动变换角度而调 节体温的启发，将人造卫星的控温系统制成了叶片正反两面辐射、散热能力相差很大的百叶窗样式，在每扇窗的转动位臵安装有对温度敏感的金属丝，随温度变化可调节窗的开合，从而保持了人造卫星内部温度的恒定，解决了航天事业中的一大难题。

甲虫与仿生

气步甲炮虫自卫时，可喷射出具有恶臭的高温液体 “炮弹”，以迷惑、刺激和惊吓敌害。科学家将其解剖后发现甲虫体内有3个小室，分别储有二元酚溶液、双氧水和生物酶。二元酚和双氧水流到第三小室与生物酶 混合发生化学反应，瞬间就成为100℃的毒液，并迅速射出。这种原理目前已应用于军事技术中。二战期间，德国纳粹为了战争的需要，据此机理制造出了一种功率极大且性能安全可靠的新型发动机，安装在飞航式导弹上，使之飞行速度加快，安全稳定，命中率提高，英国伦敦在受其轰炸时损失惨重。美国军事专家受甲虫喷 射原理的启发研制出了先进的二元化武器。这种武器将两种或多种能产生毒剂的化学物质分装在两个隔开的容器中，炮弹发射后隔膜破裂，两种毒剂中间体在弹体飞 行的8—10秒内混合并发生反应，在到达目标的瞬间生成致命的毒剂以杀伤敌人。它们易于生产、储存、运输，安全且不易失效。萤火虫可将化学能直接转变成光能，且转化效率达100%，而普通电灯的发光效率只有6%。人们模仿萤火虫的发光原理制成的冷光源可将发光效率提高十几倍，大大节约了能量。另外，根据甲 虫的视动反应机制研制成功的空对地速度计已成功地应用于航空事业中。

蜻蜓与仿生学

蜻蜒通过翅膀振动可产生不同于周围大气的局部不稳定气流，井利用气流产生的涡流来使自己上升。蜻蜒能在很小的推力下翱翔，不但可向前飞行，还能向后和左右两侧飞行，其向前飞行速度可达72km/小时。此外，蜻蜒的 飞行行为简单，仅靠两对翅膀不停地拍打。科学家据此结构基础研制成功了直升飞机。飞机在高速飞行时，常会引起剧烈振动，甚至有时会折断机翼而引起飞机失事。蜻蜒依靠加重的翅痣在高速飞行时安然无恙，于是人们仿效蜻蜒在飞机的两翼加上了平衡重锤，解决了因高速飞行而引起振动这个令人棘手的问题。

苍蝇与仿生

昆虫学家研究发现，苍蝇的后翅退化成一对平衡棒。当它飞行时，平衡棒以一定的频率进行机械振动，可以调节翅膀的运动方向，是保持苍蝇身体平衡的导航仪。科学家据此原理研制成一代新型导航仪——振动陀螺仪，大大改进了飞机的飞行性能LlJ，可使飞机自动停止危险的滚翻飞行，在机体强烈倾斜时还 能自动恢复平衡，即使是飞机在最复杂的急转弯时也万无一失。苍蝇的复眼包含4000个可独立成像的单眼，能看清几乎360。范围内的物体。在蝇眼的启示下，人们制成了由1329块小透镜组成的一次可拍1329张高分辨率照片的蝇眼照像机，在军事、医学、航空、航天上被广泛应用。苍蝇的嗅觉特别灵敏并能对 数十种气味进行快速分析且可立即作出反应。科学家根据苍蝇嗅觉器官的结构，把各种化学反应转变成电脉冲的方式，制成了十分灵敏的小型气体分析仪，目前已广 泛应用于宇宙飞船、潜艇和矿井等场所来检测气体成分，使科研、生产的安全系数更为准确、可靠。

蜂类与仿生 蜂巢由一个个排列整齐的六棱柱形小 蜂房组成，每个小蜂房的底部由3个相同的菱形组成，这些结构与近代数学家精确计算出来的——菱形钝角109。28’，锐角70。32’完全相同，是最节省 材料的结构，且容量大、极坚固，令许多专家赞叹不止。人们仿其构造用各种材料制成蜂巢式夹层结构板，强度大、重量轻、不易传导声和热，是建筑及制造航天飞 机、宇宙飞船、人造卫星等的理想材料。蜜蜂复眼的每个单眼中相邻地排列着对偏振光方向十分敏感的偏振片，可利用太阳准确定位。科学家据此原理研制成功了偏 振光导航仪，早已广泛用于航海事业中。

其它昆虫与仿生

跳蚤的跳跃本领十分高强，航空专家对此进行了。

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。船和潜艇来自人们对鱼类和海豚的模仿。

响尾蛇导弹等就是科学家模仿蛇的“热眼”功能和其舌上排列着一种似照相机装臵的天然红外线感知能力的原理，研制开发出来的现代化武器。

火箭升空利用的是水母、墨鱼反冲原理。

科研人员通过研究变色龙的变色本领，为部队研制出了不少军事伪装装备。

科学家研究青蛙的眼睛，发明了电子蛙眼。

白蚁不仅使用胶粘剂建筑它们的土堆，还可以通过头部的小管向敌人喷射胶粘剂。于是人们按照同样的原理制造了工作的武器———快干胶炮弹。

美国空军通过毒蛇的“热眼”功能，研究开发出了微型热传感器。

我国纺织科技人员利用仿生学原理，借鉴陆地动物的皮毛结构，设计出一种KEG保温面料，并具有防风和导湿 的功能

人们根据蛙眼的视觉原理，已研制成功一种电子蛙眼。这种电子蛙眼能像真的蛙眼那样，准确无误地识别出特定形状的物体；根据蝙蝠超声定位器的原理，人们还仿制了盲人用的“探路仪”。这种探路仪内装一个超声波发射器，盲人带着它可以发现电杆、台阶、桥上的人等。如今，有类似作用的“超声眼镜”也已制成……

人类的发明——来自动物的灵感船和潜艇来自人们对鱼类和海豚的模仿。科学家根据火野猪的鼻子测毒的奇特本领制成了世界上第一批防毒面具。火箭升空利用的是水母、墨鱼反冲原理。科研人员通过研究变色龙的变色本领，为部队研制出了不少军事伪装装备。科学家研究青蛙的眼睛，发明了电子蛙眼。美国空军通过毒蛇的“热眼”功能，研究开发出了微型热传感器。人类还利用蛙跳的原理设计了蛤蟆夯（hāng）。人类模仿警犬的高灵敏嗅觉制成了用于侦缉的“电子警犬”。

仿生与高科技现代的雷达，一种无线电定位和测距装臵：科学家研究发现蝙蝠魔不是靠眼睛，而是靠嘴、喉和耳朵组成的回声定位系统。因为蝙蝠魔在飞行时发出超声波，又能觉察出障碍物反射回来的超声波。科学家据此设计出了现代的雷达——一种无线电定位和测距装臵…科学家通过对海豚游泳阻力小的研究发明了能提高鱼雷航速的人工海豚皮；以及模仿袋鼠在沙漠运动形式的无轮汽车（跳跃机）等。

前苏联科学院动物研究所的科学家在企鹅王的启示下，他们设计了一种新型汽车——“企鹅王”牌极地越野汽车。这种汽车的宽阔的底部，直接贴在雪面上，用轮勺撑动着前进，行驶速度可达50公里／小时……

这就是大自然给我们的启示。

第三篇：仿生学研究报告上传

《自然界材料构筑科学与创新思维》研究报告

指导教师: 学号：

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目录

一、仿生学概念

二、自己对仿生学的理解

三、仿生学的应用 1.利用动物体的特性（1）利用鱼鸟的特点为火车入隧道过程降噪（2）利用鲨鱼皮表面的特点进行抗菌

（3）利用珊瑚体秘方减少二氧化碳的排放（4）学习小生物如何从雾气中获取水分 2.利用植物体的特性（1）利用树沿压力线重组的特性构造轻量化材料

（2）利用叶子的光合作用制造太阳能电池（3）利用荷叶表面的特性制造防雨工具（4）王莲能够托起超重物体 3.利用细胞特性

（1）利用细胞膜的特性制造去盐薄膜

四、小结

一、仿生学的概念

仿生学是指人类模仿生物功能，来发明创造的科学。它是一门新型边缘学科。研究对象是生物体的结构、功能和工作原理，并将这些原理移植于人造工程技术之中。该学科的问世，大大开阔了人类的技术眼界，显示了巨大的发展潜力，是人类智慧的结晶。

二、自己对仿生学的理解

仿生学就是通过理解动物的自身特性，以及它们利用这些特性所做出的利于自己生存的本领，再经过人类能动性的思考，抽象出前所未有的新思想新概念，最后利用联系的思想加以应用于人类的生活和生产，为人类创造便捷和更有突破的生活方式。我们的生活、生产中不缺乏一些例子。例如，我们平时最讨厌的在空中到处乱飞的苍蝇，利用苍蝇的鼻子嗅觉原理可以制作小型的气体探测仪，利用苍蝇的楫翅（又叫平衡棒）进行模仿，将它制成了“振动陀螺仪”，应用到了火箭和高速飞机上，实现了自动驾驶；利用蝙蝠发出的超声波可以与障碍物反弹的原理制成了制造出了雷达，应用到了飞机航空中。萤火虫腹部的发光器中的荧光酶的作用下，荧光素在细胞内水分的参与下，与氧化合便发出荧光，正是利用这样的原理，创造了日光灯......像这样仿生学的例子数不胜数。接下来，让我们具体看一看仿生学的应用。

三、仿生学的应用

1.利用动物体的特性

（1）利用鱼鸟的特点为火车入隧道的过程降噪

有一名工程师J.R.韦斯特是研究子弹列车项目的一个成员，由于子弹列车的车头是圆的，所以每次经过山洞的时候，就会产生一种冲击波，以至于驶出山洞的时候会发出音爆巨响。所以这个工程的工程师领队就号召大家想办法降低子弹列车驶出山洞时的音量。其中J.R.韦斯特也是一名鸟类爱好者，在研究学习中，他观看了一个翠鸟的视频，发现这种鸟在一种介质进入另一种不同密度的介质（从空气进入水），没有溅起一丝的水花。于是工程师们从翠鸟的喙上找到了灵感，流线型的长喙从尖端到头部的直径是逐渐增大的，潜水时会让水流向身后。通过将子弹头列车的车头部分改造成翠鸟鸟喙的形状，工程组解决了这个疑难已久的问题：大大降低了音噪，速度也随之提高了10%,节省了15%的电力。（2）利用鲨鱼皮表面的特点进行抗菌

鲨鱼在茫茫大海中游走，面对着海底形形色色的生物却不被它们所沾染，是如何做到的呢？是因为它们表面的皮肤结构。它们的表面附着着一层锯齿状物。这层锯齿状物是凹凸不平的小鳞甲，它可以避免一些黏液、水藻和藤壶在身体上附着，让它们失去了了立足之地，也就是让细菌无法附着在鲨鱼的表面上。医院的墙壁正是采用了这种技术，把这种锯齿结构铺在了墙壁上，有效避免了细菌的附着和滋生。这种方法大大优于了利用抗菌或其他的洗液去除细菌的方式，因为许多细菌在与这种洗液抗争的过程中，早已自然选择出了那些抗药性的

个体。所以这个“墙壁锯齿化”的方法确实从根源上解决了这一大难题。

（3）利用珊瑚体的秘方减少二氧化碳的排放

现如今的生产生活已经比拼的不仅仅是生产效率的高低，更加考验的是如何绿色低碳的生产。有间美国的水泥制造厂名叫Clara，他们利用了珊瑚体的一些自身特性——能够大量吸收二氧化碳，变废为宝。工厂利用这点将大量的二氧化碳其转换成水泥、混凝土等有用的建筑材料，这样就把平时生产模式中的方程式进行了调换，原本生产 一吨的建筑材料会排放一顿的二氧化碳，现在则减少了将近一半的排放量，大大减轻了对环境的污染程度。（4）学习小生物如何从雾气中获取水分

生活在纳米比亚沙漠的一种小生物，由于在沙漠中能够在摄取水分而一直存活，没有消亡。虽然他们没有新鲜水分可以饮用，但是他们依靠从雾气中获取水分的方法，维持着生命。在它翅膀的后侧有部分凸起，这个突起具有亲水的前端和蜡质的旁侧，使其具有亲水特性，这样雾气会回凝在尖端，然后从旁侧流下直到进入嘴中。一些建筑就利用到了它的特性。建筑师把这项科技应用到了建筑涂料中，这样可以将雾气回收利用，比捉雾网的作用好上10倍！

2.利用植物体的特性

（1）利用树沿压力线重组的特性构造轻量化材料

树木通常沿着压力线自我重组，利用这种结构可以构造轻量骨

架，即利用树木的那种拉伸应力，制造齿轮，让齿轮能够在一定的自身承受范围内；利用树脂材料，我们还可以构建汽车的骨架，这样可以使用最少的材料构建它，同时树脂材料也可以协助促使桥梁轻量化，建筑钢筋轻量化，从而获取最大限量的支撑力。（2）利用叶子的光合作用的方式制造太阳能电池

基于叶子的运作方式，叶子通过光合作用对太阳进行吸收，太阳能电池正是基于这种将太阳能转换的方式，转换成了电能，利用了这一思想，将叶片的表面转换成电池的表面，太阳能电池的表面拥有吸收阳光的物质，这一物质仿造了叶片表面，从而合理吸收了太阳能。（3）利用荷叶表面的特性制造防雨工具

荷叶“出淤泥而不染”，露珠在上面也呆不住。荷叶为什么能不沾泥土和水？中科院专家分析了荷叶的表面细微结构，发现其表面有许多乳状突起，这些肉眼看不见的小颗粒，正是“荷花自洁效应”的成因，可以让荷叶不沾染脏东西。于是，专家们模仿了荷叶的表面结构，研制出人工仿生荷叶。仿生荷叶实际上是一种人造高分子薄膜，该薄膜具有不沾水和不沾油的性质。同时，仿生荷叶还具有类似荷叶的“自我修复”功能，仿生表面最外层在被破坏的状况下仍然保持了不沾水和自清洁的功能。这项研究可用于开发新一代的仿生表面材料和涂料。新型的“仿生荷叶薄膜”可以用于制造防水底片等防水产品。仿生荷叶涂料刷墙将不沾灰尘；同样，我们也可以应用到雨衣或者厨具上，这样就可以防水防油了。（4）王莲能够托起超重物体

王莲的叶子很大，直径有2米多，四周向上反卷，像一个大平底锅。莲叶向阳的一面淡绿色，非常光滑；背阴的一面土红色，密布粗壮的叶脉和很长的刺毛。虽然只是一片巨大的叶子，但它的支撑和承重能力却极不一般。在一片王莲叶上，站一名35公斤的少年，它仍能像小船一样稳稳地浮在水面上；即使是在叶面上均匀地平铺一层75厘米厚的细沙，这个“大平底锅”依然纹丝不动，决不会沉入水中。人们通过仔细研究发现，这异常强大的力量来自纵横交错、粗细不等的叶脉。莲叶背面有许许多多粗大的呈放射状的叶脉，之间还有镰刀形的横筋紧密联结，构成了一种非常稳定的网状骨架。莲叶较强的承重能力由此而来。

3.利用细胞特性

（1）利用细胞膜的特性制造去盐薄膜

大自然中有很多的净水需要我们去除盐，然而现在很多的除盐方法不是太低效，太复杂，就是成本高。刚开始我们的方法是用水挤压细胞膜，细胞膜堵塞，而且发现这样的方法太费电。而大自然的方法则是优雅的，它仅仅利用的是细胞膜的通透性，由于细胞膜表面会有沙漏形的小孔，叫做水孔蛋白。它们能让水分子通过，而留住离子等溶解质。有些公司就开始模仿这种结构制造去盐薄膜，这样能够高效地利用这种结构，彻底分离开水与盐的离子溶解质。

四、小结

仿生学是一门新学科，这门学科尝试向自然界中的一些“天才”学习和借鉴经验，通过听取他们的一些“建议”，整理他们的建议，形成自己对待事物的新的解决方法。这些动物植物甚至是微生物，他们都有着自己的生存规律，适应着复杂多变的生存环境。就好比一个蜂族，它们利用自己的“智慧”，创造出如此精致富有层次感的蜂巢，让人们相信了动物其实是有它们的天分的，我们不仅仅是那个最有创造性的群体，很多的突破我们都要依靠低级的动物去给予我们灵感实现。在这样的事实面前我们不得不承认在这些低等的动植物面前，我们确实不能像它们一样，利用自己的特点优雅的生存着；更不得不感慨仿生学这项事业的伟大，它能为我们带来的是前所未有的突破，也可能是巨大的精神财富，让我们长久安定的存活在这个蓝色的星球上。相信在这个新世纪，人类会更好地利用生物本身的特点，完善人类的生产生活，使我们这个星球大大小小的各领域都能够飞速运转起来！

第四篇：仿生学论文

大自然的启示——浅谈军事仿生技术

投资学专业 谭苏航

摘要

自古以来，大自然都是人类的老师，人类向自然学习，模仿自然以适应自然，从而在自然界中谋求生存，人类经历了从初级仿生造物到高级仿生造物的漫长过程，并在近现代形成了一门较为系统的仿生学学科体系。而军事仿生技术是仿生学的一个重要组成部分，由于战争需求的牵引，有无数人致力于武器仿生与战术仿生的研究，此技术应运而生。

本论文综合相关文献资料，对军事仿生技术进行了概述，对其研究内容进行了阐述，同时对军事仿生技术发展的历史进行了简要介绍。本论文着重介绍军事仿生技术在武器装备的制造与战术战略设计上的应用，并列举大量实证进行分析。最后，本论文对军事仿生技术的未来发展趋势作了简要探讨。

关键词：仿生学军事仿生技术 武器仿生 战术战略仿生发展趋势

一、军事仿生技术概述

（一）仿生学概述

1.仿生学的基本概念

仿生学一词是1960年由美国斯蒂尔根据拉丁文“bios（生命方式的意思）”和字尾“nlc（‘具有„„的性质’的意思）”构成的，它是一门模仿生物的特殊本领，利用生物的结构和功能原理来研制机械或各种新技术的学科。

2.仿生学的历史与发展 在人类文明的早期，人类为了生存就不得不对其周围世界的动植物的生活习性与各种自然现象进行观察，因此，实际上从远古时代起，人们就开始从事仿生学工作了。例如，相传在春秋战国时代，鲁班在上山伐木途中，手指被茅草划破，从而受到启发，制成了人类史上第一架带有锯齿的木工锯。此类模仿大自然的例子不胜枚举，直到20世纪40年代，调节理论和控制论的建立，逐步推动仿生学的建立，同时在1960年，“仿生学”作为一门独立学科被正式命名。此后，仿生学地位不断提升，研究领域不断扩大，应用性不断增强，具有非常好的学科前景。

（二）军事仿生学概述

1.军事仿生学的基本概念

军事仿生学是仿生学的一项重要内容，是军事科学和技术的一个极具影响力和生命力的研究领域。它是模仿生物系统的原理和特异功能来发展军事高技术，提高武器装备的性能，发展军事战略技术，提高军队后勤保障的能力的一种技术。

2.军事仿生技术的历史和发展

在古代，人们为了满足战争需要，模仿动物的角、嘴、牙、爪制造弓箭、长矛、戈、戟、刀、抓、钩、鞭、锏等十八般兵器，到现代模仿飞禽昆虫发明的飞机，模仿鱼和海兽制造的军舰，模仿飞鱼和响尾蛇制造的导弹，模仿昆虫制造的太空飞船和机器人，提高了武器的威力，丰富了战争的形式和内容。

二、军事仿生技术的应用

（二）军事仿生技术在武器制造上的应用 1.蛛网与装甲

蜘蛛在世界上分布很广，约 4万种，栖息干除南极洲以外的六大洲。剧毒蜘蛛能攻击人类并致人死命；普通蜘蛛以织网闻名。丝线为骨蛋白，在体内呈液体状态，到体外遇空气才硬化成丝。蜘蛛丝具有很强的轴滞性，小昆虫一巳进入蛛网，便只有等着成为蜘蛛的腹中物了。在美国南部的佛罗里达州和许多拉美国家，生活着一种别名叫作“金眼”的蜘蛛，它素以结网粘捕飞鸟而著称。近年来，美国军方经过研究，发现它的蛛丝的抗张强度和弹性俱佳，其强度相当于同等直径的钢丝的 5 倍，是制作防弹衣物极为理想的材料。目前，科学家们已经开始运用仿生学理论研制人工蜘蛛丝，以期求得强力更高且重量更轻的防弹材料。受此启示，英国剑桥一所技术公司试制成一种犹如蜘蛛丝一样的高强度纤维。利用纺织技术把这种纤维加以纺织或者做成复合材料，可以用来作防弹衣、防弹车、坦克装甲车等的结构材料。

2.蝴蝶与卫星温控系统

蝴蝶因其美丽的外表而惹人喜爱，蝴蝶一般色彩鲜艳，身上有好多条纹，色彩较丰富，翅膀和身体有各种花斑，最大的蝴蝶展翅可达28～30厘米左右，最小的只有 0.7 厘米左右，然而，如此小巧美丽的昆虫却藏着大奥秘，蝴蝶身体表面生长着一层细小的鳞片，这些鳞片有调节体温的作用。每当气温上升、阳光直射时，蝴蝶身体表面的鳞片会自动张开，以减少阳光的辐射角度，从而减少对阳光热能的吸收；当外界气温下降时，蝴蝶鳞片会自动闭合，紧贴体表，让阳光直射鳞片，从而把体温控制在正常范围内，这曾解决了曾困扰研究人员很久的问题，遨游太空的人造卫星，当受到阳光强烈辐射时，卫星温度会高达 2000℃，而在阴影区域，卫星温度会下降至-200℃左右，这很容易损坏卫星上的精密仪器仪表，而蝴蝶则带给人启迪，从而人们为人造卫星设计了一套温控系统。

3.乌贼和鱼雷诱饵

乌贼身体扁平柔软，非常适合在海底生活。乌贼平时做波浪式的缓慢运动，可一遇到险情，就会以每秒15 米（54公里/小时）的速度把强敌抛在身后。有些乌贼移动的最高时速达150 千米。它不但逃走快，捕食更快。乌贼是水中的变色能手，其体内聚集着数百万个红、黄、蓝、黑等色素细胞，可以在一两秒钟内做出反应调整体内色素囊的大小来改变自身的颜色，以便适应环境，逃避敌害。乌贼的体内有一个墨囊，里面有浓黑的墨汁，在遇到敌害时迅速喷出，诱骗攻击者上当，掩护自己逃生，潜艇设计者们仿效其设计成鱼雷诱饵。现在鱼雷诱饵酷似一艘袖珍潜艇，既可按潜艇的航向航行，航速不变；也可模拟噪声．螺旋桨节拍．声信号和多普勒音调变化等。正是它这种惟妙惟肖的表演，令敌潜艇或攻击中的鱼雷真假难辨。

（二）军事仿生技术在战术战略设计中的应用

1.进攻战术

猛虎战术 在自然界中，有强大的动物，也有弱小的动物，强大的动物进攻能力也很强，老虎就是其中一个例子，它身强体壮，牙利爪尖，凶狠无比，在自然界中除了狮子和大象之外，其他动物均不是它的对手。老虎属于夜行性，善于游泳，以凶猛 而闻名于世。我国军队就从其中受到启发，发明了夜战，成为了克敌制胜的传统战法，还模仿老虎扑食的凶猛动作创造了猛冲，猛追，猛打的三猛战术，许多部队通过这种猛虎战术取得了辉煌的成果。我国著名军事学家刘伯承元帅对猛虎扑食的方式十分感兴趣，并据此发明了猛虎掏心的战术，在解放战争中取得了辉煌战果。

狼的战术

狼是一种十分狡猾的动物，拥有善于奔跑的长足，锐利的牙齿和大口，有的人认为狼凶暴残忍，有的人认为狼重视族群，懂得忍耐与放弃。狼通常群居活动，其战术有以下三个特点。第一，突然袭击，出其不意，第二，选择孤立弱小的目标四面攻击，使其顾此失彼，第三，多路追击，平行追击。狼的战术引起了西方资产阶级军事家的重视，第二次世界大战期间，纳粹德国潜艇部队的司令员邓尼茨模仿狼群攻击猎物的方法，创造了狼群战术，既潜艇协同攻击战术，在第二次世界大战初期获得了巨大战果，一度给同盟国的大西洋运输造成了严重损失。

2.防御战术

动物合群抗敌与环形防御

进行群体生活的动物能获得多方面的好处，一方面，它们能依靠群体力量抗击强大敌人的袭击，另一方面，环形防御没有暴露薄弱部位，能抵抗来自四面八方的进攻，人们把这种战术在军事中运用为装甲防护圈，装甲防护圈有以下几个好处：第一，防御快，第二，防御坚固，第三，没有暴露的一侧和前后方之分，第四，应变能力强，可变性大。

迷彩伪装

自然界中的动物在长期淘汰和竞争中，逐渐形成了用颜色保护自己的本能，其身上的颜色多与之生活的环境相适应，比如北极熊，北极熊长年累月在北极的冰天雪地中生存，身上长满了白毛，与冰雪的颜色保持一致，猎豹长期生活在草原和丛林，身上有淡黄色花纹，与地面的颜色相似。

3.仿生战略

战略和战术不同，一般指从总体和全局出发，对战争的全局设计，是一种谋略。在自然界中，有很多动物具有天然的生存策略，比如蜘蛛，蜘蛛是一种食肉性动物，它捕食的生物不仅数量多，种类广，而且手段相当高明，它在狩猎捕食的时候，具有令人惊叹的勇气和极大的耐心，它不怕失败和从不灰心的行为曾经给许多战略家以启发，在美国独立战争期间美国第一任总统华盛顿所率领的军队曾被英国的殖民军大败，他本人也被殖民军赶到了荒野，他开始对战争的胜利感到灰心了，他在无意中看到自然界中的蜘蛛面对各种阻碍，依然没有放弃，从而成功织网。从此，在战争中，当他面临困境时，总会用蜘蛛织网的故事来鼓励自己与自己的军队，最终赢得了美国独立战争的胜利。1794年的深秋，法国资产阶级革命家拿破仑率军攻打荷兰，荷兰人打开各条河流的水闸，用用洪水阻挡法军，当法军正准备要撤退的时候，却接到了大量蜘蛛在吐丝织网的报告，拿破仑当机立断，下令就地待命，原来，蜘蛛吐丝织网预示着干冷天气即将到来，不久，寒潮果然来袭，河水冰冻，法军踏冰前进，攻陷了荷兰的乌得勒支城。华盛顿和拿破仑均从蜘蛛身上受到启发，受到鼓舞，制定了正确的军事战略，这便是仿生战略中的一个典例。

三、军事仿生技术的发展趋势

（一）由表及里

军事仿生技术由外形、动作模仿向微纳结构仿生的发展几乎都以自然新原理、新方法、新规律、新现象的揭示与发现为基础，由“由表及里”生物结构表征技术水平所决定。生物结构表征技术是仿生技术发展的源动力，亟需发展“由表及里”生物结构表征新方法、新原理、新装备，为揭示自然神奇奥秘提供技术手段。

（二）由简到繁

人们不断学习、借鉴自然界生物运动机理及其特性，使得仿生技术的思想由简单的外形单一仿生逐渐向复杂整体和系统仿生发展，从而导致了许多新概念武器装备的出现。大量事实表明，仿生技术应用于军事及其他领域无不经历设计“由简到繁”、最终导致新概念武器装备出现的过程。

（三）由宏到微

生物材料、生物结构的多尺度微纳结构特征是导致其优异功能的主要因素，往往会产生出军事领域所需要的新效应、新效能，如蝴蝶翅膀鳞粉光子效应可用于隐身；荷叶疏水的多级微纳结构可用于减阻自洁。为获得与生物材料、生物结构一样的新效应、新效能，发展仿生材料制造技术，满足多尺度复杂微纳结构成形制造要求，就成为仿生材料发展的核心关键。因此，必须大力发展仿生材料制造技术，突破“由宏到微”仿生材料制造技术瓶颈，实现一系列军事所需新效能，为武器装备发展带来变革性的突破。

参考文献

［1］刘福林.仿生学发展过程的分析［J］ 安徽农业科学 2007 35（15）4404-4405 ［2］朱天阳 周俊良 姚敏.浅谈仿生学在军事发展中的应用［J］ 学术论坛 2015 133 ［3］张德远，陈华伟，张 鑫，梁建宏.军用仿生技术发展趋势［J］ 国防科技 2013 Vol．34，No．6 1-5 ［4］李娜.自然睿智的启示——当代仿生形态设计方法研究［D］中国美术学院 2013 1-53 ［5］马文庆.动物与军事仿生学［J］ 科学之友 2007 22-23

第五篇：仿生学听课笔记

仿生学听课笔记

资源环境学院09资源环境科学3班 孙怡

200930210319

我一直特别愿意学习对自己有用的东西。这个就是我选修仿生学的原因。

在我看来，与其说仿生学是一门学科，我更愿意把放生看作一种能力。这个不同于生物学或者设计学，仿生是必须基于对生物的了解之后才能进行“仿”这个创造设计的步骤。

从定义上来看，仿生学是涵盖生物电子学、生物传感器、生物仿真材料、生物物理学、生物电机和生物大分子的自装配等的一门交叉学科。而仿生学主要是研究和建立一类人工系统，使之具有生命系统的某些特性的学科。

上课始伊，是被那些外表绚丽的家居用品，汽车所吸引。那个时候就发现自然界的美丽是必须要经历了时间的洗礼之后才能够感悟的。那些生动的沙发椅子书桌的时候，我以为这个就是仿生学了。把生物形态或者说是大自然的瑰丽全部应用与产品设计中。那些创意独特的产品吸引了很大一个群体的注意力，以此来提高购买率。当然仿生产品在生活中渐渐加深的渗透也是我们的生活变得趣味无穷。在这个创意至上的年代，同一个功能的东西，也许两者就是一个创意的差别，在售价上就出现了很大的差别。然而这个时候才明白知识就是力量，能力就是金钱的真正寓意啊。比如说，一只简单的桃木椅子，在宜家也不过就是300多块钱，可是加入了仿生的新型概念椅子，却可以在展览上卖到五位数。这个就是差距。然而学习可以弥补差距。了解仿生学，我想除了学习到这样的一种理念之外，更多的时候是为了让我们自己的思维面拓宽，以后做任何创意设计的设计可以往这方面想想。

随着课程的加多，我慢慢的了解到。仿生学的意义不仅仅在于让我们的生活变得更加缤纷多彩。仿生学在国防军事上的应用也有着重大的意义。

从鱼雷到雷达这些已经耳熟能详的军事用品，到机器人军队，这些都是仿生科技在军事领域的功劳。要是没有前人想到将生物界各种动物的各种看家本领引申到人类科技上，可想而知人类世界将不会像现在这般便捷告诉的发展。我记得原来有人给我说过，每种生物都有自己最擅长的技能，这些技能都是人类所没有办法达到的，然而人类最大的优势就是在于具有学习借鉴能力。这个才是最重要的。从夜视仪到电光鹰眼，我就发现，一场现代军事战争除了战略上认为的制订，其他的更像一场自然界各种生物的技能大比拼。好的，你有蝙蝠的雷达，我却有夜蛾的反雷达技术。这个时候已经不仅仅是靠战士们拼勇搏杀的时候了，而是科技作战数字作战了。这个时候仿生学的重要性相信已经不言而喻了。已经到达国防的高度了，那么这门学科的实际意义更加是重要了。

在学习仿生学之前，我以为这门学科只是和那些花里胡哨的家居饰品，或者奢华的饰品有关。但是我知道仿生学除了与军事领域息息相关之外，仿生学在很大程度上也改善了我们的生活。

之前我只以为仿生学只是把生物的形态颜色借鉴到产品设计中。然而后面才发现在农业和食品问题上，仿生学也发挥着举足轻重的作用。从农药到仿生栽培上，在民生之本的农业上，我们也不难发现仿生学的理念。这个时候仿生学就不仅仅只是一些形态的模仿了，更多的是利用这些概念，来简洁便利我们的生产活动。大棚蔬菜，就是一个最为常见的仿生例子在农业上的发展。这里的仿“生”仿的就不是生物了，而是生态。可以说，仿生学的精华而不是在于生物的特性，而是“仿”这个概念，这种思维模式。善于借鉴。

终于要说到这一个学期的课程中，我印象最为深刻的一课。

某日上课的时候，两位同学为我们放了一段视频，说的就是外国一个医生科学家，利用仿生学，让已经瘫痪了患者可以自理自己的生活。这个是事实，不是猜测估计，或者是对于现代科技的美好愿望。是真正已经发生了的事情。

看到这个的时候，我的情绪是震惊的。这位医生利用身体神经，做了一些类似于我们神经工作的电冲脉装在病患身上，从而让他可以开始自理自己的人生。看到这个的时候，我才想到，其实仿生学早就在医学方面为我们做贡献了，不是吗？从助听器到假肢，这些都是聪明的医疗工作者利用仿生学为病患争取到的第二次机会。如果是这样的话，仿人体大脑，这个人类最为重要的一个器官是不是也是指日可待了呢？这个太悬乎，我说不一定，可是寄予美好的想象也是可以的。我只能说随着科技的日益发展，我相信有一天脑死的患者也可以重新开始自己的人生。仿生在医疗上的应用时最为我多感动的。第二次这样的机会是多么可贵。我相信很多人都感受到了仿生学所带来的福利。

一个学期的课程的学习，让我觉得学习仿生学，学习应该是一种理念一种态度。或许仿生学应该成为一门基础课。每一个学科都将会和仿生学挂钩，仿生学在我们的生活中无处不在，还有什么会比这个更要呢？正是仿生学的无处不在，所以才证实了这门课的重要性。

仿生学的巨大前景在于，我们需要。随着科技的发展，我们需要这样的智慧与技术。

09资源环境科学学院

孙

怡

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