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1、 植物仿生学一、 植物仿生学大自然带给了人类无穷无尽的想象力,启示我们发明发明。人们根据植物的功能、形状等制造了多种各样的工具。源于“叶”的灵感 叶缘启示：相传春秋战国时期（公元前5公元前4年）,中国建筑鼻祖木匠鼻祖鲁班，在上山砍伐途中，攀爬时手被锯齿草的边沿的齿划伤了,她仔细观测发现，本来叶子边沿有两排锋利的锯齿，于是受此启发，并经反复实践,制成了人类史上第一架带有锯齿的木工锯。植物仿生学 叶脉的启示:浮水植物王莲有“水中花王”之称，一种体重35kg的人坐在上面也不会下沉，本来王莲圆形叶片上的直径可达-2.5米，背面有许多互相交错的叶脉骨架构造,里面尚有气室使得叶子稳定的浮在水面,受叶脉支撑
2、作用的启示，英国出名建筑师约瑟，以钢铁和玻璃为建材，设计了一种顶棚跨度很大的展览大厅“水晶宫”,它既轻巧、雄伟又经济合用，不仅成就了151年的第一届世博会,也为近现代功能主义建筑构建了雏形。植物仿生学 叶子排列的启示车前草,叶子在茎上排列成的螺旋状，夹角为137030”。一层顺着一层,错落有致。只有这样叶子才干得到最多的阳光。建筑师根据车前草对植物的通风、采光都具有最佳效果的特性，建造了螺旋状的高楼，这样既通风,又使高楼各个部分受到均匀的太阳光。建筑仿生学是大有作为的一门使用科学技术，她将协助人们征服地下、天空和海洋,建筑蔚为壮观的地下街区、海底乐园和太空体育城。植物与生活植物仿生学 叶序的启
3、示 德国波恩大学的科研人员发现,莲叶上有许多非常微小的绒毛和蜡质凸起物。这种粗糙的叶片是干净的,而表面光滑的叶片反而需要清洗。模仿莲叶的自净原理，人们开发出具有防污功能的自净涂层产品,其表面会形成类似茶叶的凹凸形貌，构筑一层疏水层。这样一来,灰尘颗粒只得在涂层表面“悬空而立”,并最后在风雨冲刷下“一扫而净”。此外,叶面形状也启迪了人们的思维。椰子树很高，叶片巨大,但每遇飓风和暴雨也很少被折断。研究发现，椰子叶面呈“之”字形,可以承受更大的压力。据此，建筑师设计出了构造薄、面积大的楼房顶棚、薄状石棉板等。植物仿生学 叶形的启示a. 荷叶的启示好久好久此前,世界上没有伞。那时候,人们出门很不以便。
4、夏天，太阳晒得皮肤火辣辣地痛。下雨天，把衣服淋得湿漉漉的。鲁班想帮人们解决这个困难，心里很着急。鲁班动了好多脑筋。后来，她跟几种木匠一起在路边造了一种亭子,亭子的顶是尖尖的，四周用几根柱子撑住。接着,她们隔一段路造一种亭子,造了许多亭子。这样,走路的人就以便多了。下雨了或是太阳晒得难受了，就进去躲一躲,歇一歇。鲁班给人们办了件好事,人们都很感谢她。可是鲁班自己挺不满意。她想,要是雨下个不断,那该怎么办呢？人总不能老蹲在亭子里不走哇。还得再想措施!为了这个事儿，她吃饭不香，睡觉不安。鲁班想了许多天，还是没有想出来。植物仿生学一天,天气热极了,她一边做工，一边抹汗。忽然看见许多小孩子在荷花塘边玩,
5、一种孩子摘了一张荷叶,倒过来顶在脑袋上。鲁班觉得挺好玩,就问她们:“你们头上顶着张荷叶干什么呀？”小孩子七嘴八舌地说:“鲁班师傅，您瞧，太阳像个大火轮,我们头上顶着荷叶，就不怕晒了。”鲁班抓过一张荷叶来，仔细瞧了又瞧，荷叶圆圆的，一面有一丝叶脉，朝头上一罩，又轻巧,以凉爽。鲁班心里一下亮堂起来。她赶紧跑回家去，找了一根竹子，劈成许多细细的条条，照着荷叶的样子，扎了个架子；又找了一块羊皮,把它剪得圆圆的,蒙在竹架子上。“好啦,好啦！”她快乐得叫起来,“这东西既能挡雨遮太阳，又轻巧。”鲁班的妻子听见她大呼小叫的,赶紧从屋里跑出来问她:“出了什么事了？” 鲁班把刚做成的东西递给妻子，说：“你试试这玩
6、意儿，后来人们出门去带着它,就不怕雨淋太阳晒了。”鲁班的妻子瞧了瞧，又想了想,说：“不错,但是，雨停了,太阳下山了，还拿着这样个东西走路，可不以便了。要是能把它收拢起来，那才好呢。”“对,对！”鲁班听了不久乐,就跟妻子一起动手,把这东西改成可以活动的,用着它,就把它撑开，用不着,就把它收拢。就是我们今天的伞。b. 捕蝇草启示捕蝇草是原产于北美洲的一种近年生草本植物,是一种非常有趣的食虫植物，它的茎很短，在叶的顶端长有一种酷似“贝壳”的捕虫夹。捕虫夹内长了几对细毛,是它的感受器，且能分泌蜜汁,当有小虫闯入时，能以极快的速度将其夹住,并消化吸取。根据捕虫草的捕虫原理，莫森制造类一种机器捕蝇草，她的
7、捕蝇夹内有两对细毛状的传感器，一旦虫子遇到一根细毛,传感器就产生电流并出发动力开关,机器捕虫草就合起捕虫夹,然后捕虫夹分泌酸液消化虫子。消化之后,能力转化成电能储藏起来,为下一次捕虫提供能量,从这个过程我们不难看出，机器捕虫草和一般的自动化机器的最大差别就是，她可以做到能量自给自足,不需要人们给她提供额外的电能,虫子越多，它的动力越强，越能捉到更多的虫子。植物仿生学c. 猪笼草的启示猪笼草属于热带食虫植物，原产地重要为旧大陆热带地区。其拥有一种独特的吸取营养的器官捕虫笼，捕虫笼呈圆筒形，下半部稍膨大,笼口上具有盖子,因其形状像猪笼而得名。猪笼草叶的构造复杂，分叶柄，叶身和卷须。卷须尾部扩大并反
8、卷形成瓶状,可捕食昆虫。瓶状体的瓶盖复面能分秘香味,引诱昆虫。瓶口光滑，昆虫会被滑落瓶内,被瓶底分泌的液体淹死，并分解虫体营养物质，逐渐消化吸取。美国哈弗大学的研究小组收到猪笼草的食肉性植物的叶子的启发,开发了一种超滑材料,这种材料几乎排斥一切液体,当材料表面受到损坏时，不久就会进行自我修复，并不影响它润滑的能力,人类的自净窗花和“完全不粘锅”将梦想成真。并且人们还根据其捕虫笼的形态设计了脚踏垃圾桶及灯具都非常实用且美观。d. 飞蓬草的启示淮南子中说我们的祖先“见飞蓬转而知为车”。“飞蓬”是一种草,其茎高尺许,叶片大，根系入土浅。一有大风，很容易被连根拔起,随风旋转。古人也许就是受到这个现象的
9、启发,发明了车轮和车轴。e. 玉米的启示玉米是一种常用的农作物，众所周知,玉米的叶子常常卷曲成一种长圆筒。科学家发现，这种长圆筒形的叶子比一般的叶子结实牢固，不容易被破坏。科学家据此设计出一种筒形叶桥。这种桥的形状像一种卷曲的长玉米叶,跨度很大,连接宽阔的河流两岸,中间部分桥面的两侧向上卷成筒状,这种长圆筒形状的大桥结实耐用,美观大方,目前已经在全世界广泛应用。(一) 源于“茎”的灵感 节与节间的启示 禾本科植物竹子，其竹节处有横隔相连,与竹身构成一种整体,这对中空细长的竹竿的刚度和稳定性，可以协调变形,共同参与抗弯作用，这对于中空细长的竹竿的刚度和稳定性很故意义。受到植物茎节生长的启发，人们
10、发明了“春笋建筑法”，把每一层墙板从高度上提成三四段预制好,然后用液压顶以1m的行程,反复顶升,可以不久“长”成设计的建筑。又如，自行车车架“空心管”的设计灵感正来自于麦秆,借鉴其“空心”构造,却支持比它重几倍的麦穗力学原理，制成的自行车既有足够的强度,又减轻了车身的重量。 茎形态的启示 云杉生长于高寒湿润之巅，它之因此可以适应山上长年累月的狂风袭击，达到数百余年的树龄,是由于其树干底部直径明显增大，形成一种圆锥形, 这样既减轻了自重，又加强了稳定性。人们模仿云杉对大风的适应性特点，把建造在山顶上的电视塔设计成类似圆锥体，就能抵御住大风袭击。同样，所有的塔或高烟囱，甚至超高层建筑几乎无一例外地
11、采用底大顶小的形状。 年轮的启示 木本植物的年轮状构造,是生理系统在温和的条件下无粘结的缓慢而渐进形成。科学家们正在研究开发仿年轮构造的壳聚糖棒材。这种材质具有同心筒状层叠构造，具有较高的力学强度,有望作为骨折处的固定材料。(二) 源于“花”的灵感 花序的启示向日葵又名朝阳花,它的最大特点就是向阳而生,以便吸取到尽量多的阳光。德国建筑学家从向日葵上获得灵感，建成了一幢能随太阳转动的向日葵旋转房屋。它装有犹如雷达同样的红外线跟踪器，只要天一亮,房屋上的马达就开始启动,使房屋迎着太阳缓慢转动，始终与太阳保持最佳角度,使阳光最大限度地照进屋内。夜间,房屋又在不知不觉中慢慢复位。这种建筑可以充足运用太
12、阳能，保证房屋的平常供热和用电。由于在房顶上安顿了太阳能电池和聚光镜，因此建筑物能将光能储存起来，供阴雨天和夜晚使用。 花形的启示 凌霄花，形状似钟,又似喇叭，开口广大，尾部狭长,这个构造可以更充足地吸取大自然的能量。科学家模拟凌霄花的形状制成了微波收集器,阔口窄尾的微波收集器，敏捷度异常高,可以尽量搜索到目的微波,并把微波承载的能量、信息收集起来,根据实际需要,或存储下来当作绿色能源,或将其转换成数字信号，收看视频节目提供科学研究的样本等。植物与生活 花色的启示17世纪英国出名的化学家罗伯特波义耳发明的“波义耳”试纸启动了化学中批示剂历史的先河。一次偶尔的机会，波义耳将盐酸溅到紫罗兰花上,花
13、色就由紫色变成了红色。她便饶有爱好地取来多种酸做实验，成果发现，多种酸类都能使紫罗兰变成红色。于是,在紫罗兰开花的季节里收集了大量的紫罗兰花瓣,将花瓣泡出浸液来。需要使用的时候，就往被试的溶液里滴进一滴紫罗兰浸液。就这样她发明的“批示剂”诞生了。后来为了更以便使用，她用石蕊浸液把纸浸透,再把纸烘干。要用时只需将一小块纸片放进被检查的溶液里,根据纸的颜色变化就能懂得这种溶液是呈酸性还是碱性，从而成为pH试纸的雏形。 花形的启示随环境温度变化而花开花落的太阳能雕塑是一款仿生的太阳能雕塑，设计灵感源于爱荷华州本地的延龄草的花朵。该雕塑采用铸铝做成，在一篇巨大的叶子上面布有太阳能电池板，用来收集太阳能
14、，并将其转化为电能，进行存储。雕塑顶部则是可以根据周边环境而花开花落的一朵花:冬每天冷,花朵基本上处在休眠状态,不会开放。而随着冬天过去，天气变暖,花朵在白天开始开放，到了盛夏温度达到最高，花儿开放的时间也达到最长。(三) 源于“果实”的灵感尼龙搭扣的诞生是从果实中受到启发的典型案例。它的发明者是瑞士工程师乔治德梅斯特拉尔。2世纪40年代末,她常常带着自己的爱犬到森林中漫步，每次返回时她都发现裤子和狗身上粘满了苍耳、牛蒡等刺果。受到好奇心的驱使，乔治用显微镜观测刺果,发现无数的小钩子在有毛圈构造的裤料上,不能容易脱落。通过年的实验，终于发明了既容易系上又容易解开的尼龙搭扣。再如,古代有一种可以
15、制止骑兵迈进的武器叫铁蒺藜,这种武器的原形就来源于植物中蒺藜科的一种杂草的果实,它的刺非常的坚硬,以至于如果马蹄踏上都会被刺到，因此有人就把铁作成蒺藜果的形状用以御敌。植物与生活我們平常見到的直升机，它的最大特點是背上的螺旋桨,通過螺旋桨的飛速转动,直升机能上下前后地运动。然而在自然界，有一类叫槭樹的植物，它們结出的果实也长着翅膀，一旦离开植物体，翅膀也會飛快地在空中转动,简直就是一架有生命的直升机 肥皂&皂荚尽管肥皂不是国内的发明,现代肥皂工业是泊来品,但肥皂一词却是地地道道的国产货,它来源于国内古代的皂荚。这是一种豆科皂荚树所结荚果,具有皂甙成分,有表面活性剂样性能：起泡、去污、乳化，并且比真正的肥皂耐硬水，不含碱性,对丝毛织物无损伤。皂荚有多种,去垢能力不同。唐初新修本草记载:“猪牙皂荚最下，其形曲戾薄恶，全无滋润，洗垢不去”，应选“皮薄多肉味大浓”者，故而后世有“肥皂”或“皂荚”一词以称呼质优肉厚的皂荚,意为“肉多肥厚的皂荚”。南宋末年周密所著武林旧事卷六小经纪节中提及“肥皂团”一物，指的就是采用肥厚的皂荚经再制加工的丸团。明代李时珍本草纲目云：“肥皂荚十月采荚,煮熟捣烂,和白面及诸香作丸，澡身面去垢,而腻
