奇思妙想小發明：發明方法之巧妙仿生法

發布時間： 2018-09-29 4627

地球上的生物在漫長的進貨過程中，通過自然選擇，形成了許多卓有成效的器官或形態，其結構的精巧和可靠達到了令人難以置信的地步。例如，螳螂能在0.05秒的瞬間，計算出眼前小昆蟲的速度、方向和距離，并能將其一下子捕獲。蝙蝠是靠超聲波定位的，蝙蝠的超聲波定位器只有幾分之一克，但是它能精確地導向，蝙蝠能依靠它迅速捕到昆蟲，上萬中蝙蝠在一個山洞里飛翔互不碰撞。生物具有各種豐富多彩的功能，具有復雜和精巧的機構，其奇妙程度是難以想象的。我們能否把生物的這些功能、機構運用到技術發明上去呢？

有一門仿生學的科學，它就是把各種生物系統所具有的功能原理和作用機理作為生物模型進行研究，希望在技術發明中能夠利用這些原理和機理，實現新的技術設計并制造出更好的新型儀器、機械等。在實用發明中，仿效生物系統的功能、機理制造出產品的方法，就叫做仿生法。

讓我們舉幾例來說明這種仿生法在創造發明中的作用。

（1）人造海豚皮的說明

海豚在游泳時能輕而易舉地超過快速航行的船只。原因在哪呢？科學研究表明，海豚不僅有一個理想的流線型體形，而且還有特殊的皮膚結構。海豚的皮膚分兩層：外層薄而富有彈性，其下面是乳頭層和刺狀層。乳頭下面有稠密的膠原纖維和彈性纖維聯系，其間充滿脂肪。海豚皮膚的這種結構有許多作用，從快速流動來說，它起消振器的作用，使水流引起的振動減弱，防止湍流的形成和液流的破壞。

人們依照海豚皮的這種功能和結構，研制成一種人造海豚皮，這種人造海豚皮由三層橡膠組成，表皮層平滑，厚約0.5毫米，起支持板的作用，它與船上的殼體連接。試驗表明，把這種人造皮貼到魚雷上時，魚雷在水中的運動阻力至少減小50%。

（2）聯動刃鉆頭的發明

恐龍已在地球上消失了。但是，考古人員發掘出來的恐龍的化石表明，有一種吃草的恐龍高數米，長達20多米，估計質量為40多噸。這么大的身軀，每天要消耗上噸的植物來維持生命，但是，恐龍的嘴很小，小小的口腔怎樣才能將這么多植物嚼碎呢？原來，恐龍的口腔中排列有幾排牙齒，每排有幾十顆，一口牙約有四五百顆，有的多達2千顆以上。

按照恐龍的牙齒排列，人們發明了一種由兩排刃齒組成的聯動刃鉆頭。這種新型鉆頭的鉆進速度比——般鉆頭要快一倍。其實，某些動物的器官很值得模仿制造。例如，螳螂的鉤頭大刀、壁虎腳上的吸盤、樹獺的爪子、鱷魚的鱗片、袋鼠的尾巴等，都和我們日常生活中的某些工具或物品相似。或許，從模仿這些動物的器官中可以獲得某些有益的東西。

應用巧妙仿生法，有哪些方法和要領呢？

（1）仿生物功能

例如蜻蜓和蒼蠅的復眼由許多單眼組成。在每一只小方角形的單眼中，都有一小塊角膜。這種角膜像照相機一樣單獨成像。在蜻蜓和蒼蠅的復眼前邊，即使只放一個目標，但通過一塊塊角膜，可以看到許許多多個相同的影像。人們仿照復眼的這個功能，把許多光學小鏡排列組合起來，發明了復眼透鏡。用這種復眼透鏡制成照相機，一次就可以拍千百張相同的影像。在電視屏幕上，你看到過這樣的影像嗎？

（2）仿生物結構

例如紙蜂窩墻板的發明。蜜蜂往往被稱為昆蟲界中的“建筑師”。這是因為它能一晝夜中用少量的蜂蠟建造上千間生兒育女的蜂房。據說有一種黃蜂，它能用不到半兩的蜂蠟，建起數十間整齊的蜂房。而人類建造房屋用的磚，每立方米的質量約有1.8噸之多。看來，蜜蜂采用了“輕型材料”建房。依照蜂窩的結構，人們制成一種紙蜂窩墻板。紙蜂窩墻板是將厚約2.5毫米的石棉水泥和紗管紙，按一定方法粘結起來的新型建筑材料。目前，這種材料不僅用于建筑業，而且可用來制造家具。用相同原理制成的高強度紙蜂窩墻板還應用于火箭和飛機機翼的制造中。

（3）仿生物語言

動物也有語言，稱為“動物通信”。有一次，一位科研人員把動物的聲音用錄音機錄下來，同時仔細觀察該動物的相應行為動作，發現了它們之間有相互的關系。如把一支靈敏度很高的話筒放到人工孵卵器里，發現一種十分奇特的現象：原來在小雞出殼前三天，就已“吱吱”地說話了。起先聲音很低，后來把耳朵湊到雞蛋上就能聽得到。這些信號似在說：“我太熱了”或“我凍壞了”，孵蛋雞就根據這些要求翻動它們，改變著孵蛋動作：離開或孵在蛋上。據此，人們一量掌握了動物語言的秘密，就可以指揮動物的行動了。目前，有的飛機場、菜園、養魚場等為了不受鳥的危害，依照鳥語設立“鳥語廣播臺”。這種廣播臺播放鳥類遇到危險時發出的驚叫聲，以嚇跑飛鳥。

（4）仿生物鐘

每天天剛破曉，公雞便引吭高歌，喔喔地準時報曉。雞叫三遍，天光大亮，豆類植物幼苗的葉子，白天抬起，晚上下垂。生物學上稱這種現象為晝夜節律。生物界的許多活動還跟季節有關，植物的開花結果，候鳥的遷徙，魚類的回游，都有這個規律。人的身體里也有生物鐘系統，人的體溫、血壓、基礎代謝、脈搏、細胞分裂和血液成分等等，都呈晝夜性變化。人們一旦揭開生物鐘的奧妙，將有更多發明給人類生產、生活帶來不可估量的好處。

請你發明設計

驅鼠有什么妙法？

老鼠之患，人人惡之。驅鼠之法也多，有化學法（藥物）和物理法（超聲波）兩大類。還有的將活鼠肛門塞上黃豆用線縫住放歸，讓老鼠脹肚亂咬同類。請你應用仿生法，發明一種驅鼠工具。