1 源于“葉”的靈感

 

1．1 葉形的啟示  相傳春秋戰(zhàn)國時代(公元前450-500年)的魯國工匠魯班，在上山伐木途中，手指被茅草劃破，他仔細觀察發(fā)現(xiàn)，原來茅草葉子兩邊長著鋒利的鋸齒，于是受到啟發(fā)。經反復實踐，制成人類史上第一架帶有鋸齒的木工鋸。

 

1．2 葉脈的啟示  浮水植物王蓮有“水中花王”之稱。一個體重35kg的人坐在上面也不會下沉。原來王蓮圓形葉片的直徑可達1～2．5m，背面有許多相互交錯的葉脈骨架結構，里面還有氣室使得葉子穩(wěn)定地浮在水面。受葉脈支撐作用的啟發(fā)，英國著名建筑師約瑟，以鋼鐵和玻璃為建材，設計了一座頂棚跨度很大的展覽大廳──“水晶宮”，它既輕巧、雄偉又經濟耐用，不僅成就了1851年的第一屆世博會，也為近現(xiàn)代功能主義建筑構建了雛形。

 

1．3 葉序的啟示  德國波恩大學的科研人員發(fā)現(xiàn)，蓮葉上有許多非常微小的絨毛和蠟質凸起物。這種粗糙的葉片是干凈的，而表面光滑的葉片反而需要清洗。模仿蓮葉的自凈原理，人們開發(fā)出具有防污功能的自凈涂層產品，其表面會形成類似茶葉的凹凸形貌，構筑一層疏水層。這樣一來，灰塵顆粒只好在涂層表面“懸空而立”，并最終在風雨沖刷下“一掃而凈”。此外，葉面形狀也啟迪了人們的思維。椰子樹很高，葉片巨大，但每遇颶風和暴雨也很少被折斷。研究發(fā)現(xiàn)，椰子葉面呈“之”字形，可以承受更大的壓力。據(jù)此，建筑師設計出了結構薄、面積大的樓房頂棚、薄狀石棉板等。

 

2 源于“莖”的靈感

 

2．1 節(jié)與節(jié)間的啟示  禾本科植物竹子，其竹節(jié)處有橫隔相連，與竹身構成一個整體，這對中空細長的竹竿的剛度和穩(wěn)定性，可以協(xié)調變形，共同參與抗彎作用，這對于中空細長的竹竿的剛度和穩(wěn)定性很有意義。受到植物莖節(jié)生長的啟發(fā)，人們發(fā)明了“春筍建筑法”，把每一層墻板從高度上分成三四段預制好，然后用液壓頂以1m的行程，反復頂升，可以很快“長”成設計的建筑。又如，自行車車架“空心管”的設計靈感正來自于麥稈，借鑒其“空心”結構，卻支持比它重幾倍的麥穗力學原理，制成的自行車既有足夠的強度，又減輕了車身的重量。

 

2．2 莖形態(tài)的啟示  云杉生長于高寒濕潤之巔，它之所以可以適應山上長年累月的狂風襲擊，達到數(shù)百余年的樹齡，是因為其樹干底部直徑顯著增大，形成一個圓錐形，這樣既減輕了自重，又加強了穩(wěn)定性。人們模仿云杉對大風的適應性特點，把建造在山頂上的電視塔設計成類似圓錐體，就能抵抗住大風襲擊。同樣，所有的塔或高煙囪，甚至超高層建筑幾乎無一例外地采用底大頂小的形狀。

 

2．3 年輪的啟示  木本植物的年輪狀結構，是生理系統(tǒng)在溫和的條件下無粘結的緩慢而漸進形成�？茖W家們正在研究開發(fā)仿年輪結構的殼聚糖棒材。這種材質具有同心筒狀層疊結構，具有較高的力學強度，有望作為骨折處的固定材料。

 

3 源于“花”的靈感

 

3．1 花序的啟示  向日葵又名朝陽花，它的最大特點就是向陽而生，以便吸收到盡可能多的陽光。德國建筑學家從向日葵上獲得靈感，建成了一幢能隨太陽轉動的向日葵旋轉房屋。它裝有如同雷達一樣的紅外線跟蹤器，只要天一亮，房屋上的馬達就開始啟動，使房屋迎著太陽緩慢轉動，始終與太陽保持最佳角度，使陽光最大限度地照進屋內。夜間，房屋又在不知不覺中慢慢復位。這種建筑能夠充分利用太陽能，保證房屋的日常供熱和用電。因為在房頂上安置了太陽能電池和聚光鏡，所以建筑物能將光能儲存起來，供陰雨天和夜晚使用。

 

3．2 花形的啟示  凌霄花，形狀似鐘，又似喇叭，開口廣大，尾部狹長，這個結構可以更充分地吸收大自然的能量�？茖W家模擬凌霄花的形狀制成了微波收集器，闊口窄尾的微波收集器，靈敏度異常高，可以盡可能搜索到目標微波，并把微波承載的能量、信息收集起來，根據(jù)實際需要，或存儲下來當作綠色能源，或將其轉換成數(shù)字信號，收看視頻節(jié)目提供科學研究的樣本等。

 

3．3 花色的啟示  17世紀英國著名的化學家羅伯特·波義耳發(fā)明的“波義耳”試紙開啟了化學中指示劑歷史的先河。一次偶然的機會，波義耳將鹽酸濺到紫羅蘭花上，花色就由紫色變成了紅色。他便饒有興趣地取來各種酸做試驗，結果發(fā)現(xiàn)，各種酸類都能使紫羅蘭變成紅色。于是，在紫羅蘭開花的季節(jié)里收集了大量的紫羅蘭花瓣，將花瓣泡出浸液來。需要使用的時候，就往被試的溶液里滴進一滴紫羅蘭浸液。就這樣他發(fā)明的“指示劑”誕生了。后來為了更方便使用，他用石蕊浸液把紙浸透，再把紙烘干。要用時只需將一小塊紙片放進被檢驗的溶液里，根據(jù)紙的顏色變化就能知道這種溶液是呈酸性還是堿性，從而成為pH試紙的雛形。

 

4 源于“果實”的靈感

 

尼龍搭扣的誕生是從果實中受到啟發(fā)的經典案例。它的發(fā)明者是瑞士工程師喬治·德·梅斯特拉爾。20世紀40年代末，他經常帶著自己的愛犬到森林中漫步，每次返回時他都發(fā)現(xiàn)褲子和狗身上粘滿了蒼耳、牛蒡等刺果。受到好奇心的驅使，喬治用顯微鏡觀察刺果，發(fā)現(xiàn)無數(shù)的小鉤子在有毛圈結構的褲料上，不能輕易脫落。經過8年的實驗，終于發(fā)明了既容易系上又容易解開的尼龍搭扣。再如，古代有一種可以阻止騎兵前進的武器叫鐵蒺藜，這種武器的原形就來源于植物中蒺藜科的一種雜草的果實，它的刺非常的堅硬，以至于如果馬蹄踏上都會被刺到，所以有人就把鐵作成蒺藜果的形狀用以御敵。

 

5 源于“根”的靈感

 

“鋼筋混泥土”的發(fā)明源于植物根系的特點。法國園藝師約瑟夫·莫尼哀為了解決養(yǎng)花的大陶盆不結實的問題，他曾先后試用木材和水泥來做花盆，但效果都不理想 高二。他依然經常為園藝場中水泥制成的蓄水池和花壇被撞壞而煩惱。一日，他不慎將花盆再次撞壞，郁悶至極的前去收拾殘花時，他下意識地注意到，土壤雖然松散，卻能在植物交叉延伸的根須四周黏結聚集到一起。受此啟發(fā)，他試著用舊鐵絲仿造植物的根系織成交叉結構，再用水泥、石子澆鑄在一起，砌成花壇、水池牢固度大大加強，這也為鋼筋混凝土結構的制作提供了思路。 

 

注：文章發(fā)表于2011年《生物學教學》第7期

本文來自：逍遙右腦記憶 http://yy-art.cn/gaozhong/80821.html

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