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海洋動物與仿生應(yīng)用

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2006-06-10

  仿生學(xué)是發(fā)展相當(dāng)迅速的一門新興科學(xué),仿生學(xué)主要是利用自然界動物的特性和習(xí)性來研究其特性應(yīng)用的一門科學(xué)。生活在海洋中的動物是科學(xué)家們研究仿生應(yīng)用的重要動物之一,F(xiàn)在介紹幾種海洋動物及其仿生應(yīng)用。

  金槍魚 金槍魚是海洋魚類動物中運(yùn)動速度最快的動物之一,金槍魚捕食時會達(dá)到大約80公里的時速。在美國麻省理工大學(xué),科學(xué)家們以金槍魚為模型,制造了一條名叫"查理"的1.2米長的機(jī)器魚,并在水箱中開始了測試。科學(xué)家們已經(jīng)把這個發(fā)現(xiàn)推向技術(shù)方面的應(yīng)用。

  魚的尾鰭既能作為推進(jìn)動力又能導(dǎo)向,考慮到這個特點(diǎn),在計(jì)算機(jī)上分析金槍魚的外形,研究的成果已經(jīng)為水面船只提供了鰭類推進(jìn)方式。并且,機(jī)器魚鰭的運(yùn)動也經(jīng)過改善,能在角落里自由游動?茖W(xué)家們也研究了金槍魚的皮膚,希望能獲得更好的流線特性。

  鮭魚 鮭魚能夠在湍急的水流中生活。盡管它們的運(yùn)動系統(tǒng)很像金槍魚,但還是有差別。鮭魚不但能夠自如地控制自己,還能以閃電般的速度啟動,從不動的狀態(tài)立即達(dá)到14公里的時速。它們?yōu)槭裁茨軌蜃龅竭@一點(diǎn)呢?除了尾巴擺動的頻率以外,通常魚越大越長就游得越快?茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn),鮭魚在加速時每秒能擺尾15次。因此,其仿生價值極高。

  企鵝 企鵝在陸地上看起來很笨拙,但在水中卻異常靈活。為尋找流線型的理想模式,科學(xué)家們把微型測量儀器裝在企鵝背上,記錄下它每天運(yùn)動距離、深度和速度。為拍攝照片,科學(xué)家們還在南極裝了一個特殊的水道。通過進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)企鵝的運(yùn)動與魚類不同,幾乎只靠鰭來推進(jìn)自己,這說明企鵝的身體已經(jīng)進(jìn)化成了大體積小阻力的優(yōu)化典范。而且,它的身體在水中幾乎不改變形狀,這個事實(shí)使模型實(shí)驗(yàn)變得十分簡單。

  鯊魚 鯊魚在海洋里已經(jīng)生活了3.5億年,能達(dá)到超過70公里的高時速?茖W(xué)家在顯微鏡下檢查深海鯊魚的皮膚時意外地發(fā)現(xiàn)鯊魚的鱗屑是扇形的,而且有小槽。然而,在傳統(tǒng)的觀念中,表面越光滑產(chǎn)生的阻力就越小。于是,科學(xué)家們把數(shù)百個模型鱗片按不同的角度裝配,形成了一個人造的測試表面。測試的結(jié)果表明:摩擦損失比光滑表面還要。保埃ィ@項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)馬上找到了技術(shù)應(yīng)用。這種仿生皮膚被用來包裹空中客車飛機(jī)的外表面,使每架飛機(jī)的年燃料消耗減少了350噸。如果每年來往于世界各地的飛機(jī)都裝上這種皮膚,節(jié)省的燃料價值可達(dá)數(shù)十億美元之巨,造成溫室效應(yīng)的二氧化碳和氮氧化合物也將會大大減少。

 

 

 
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