【科技創(chuàng)新世界潮】

　　越來越多科學家和工程師開始向自然界尋求靈感，利用自然界的奇妙設計來進行發(fā)明創(chuàng)新。

　　英國愛丁堡大學研究員葉夫里皮迪斯·格卡尼阿斯指出，人類的創(chuàng)造力或許很優(yōu)秀，但它無法像大自然那樣奇妙，渾然天成。大自然提供的解決方案已經(jīng)進化了數(shù)十億年，而且每天都在接受測試，值得人類借鑒。

　　從模仿昆蟲眼睛的羅盤，到行為像藤蔓的消防機器人，物理學家組織網(wǎng)在近期的報道中向人們介紹了從自然界獲取靈感而衍生的五大創(chuàng)新設計。

　　受昆蟲啟發(fā)的羅盤

　　螞蟻和蜜蜂等昆蟲會以太陽的位置作為指南針，根據(jù)陽光的強度和偏振進行視覺導航。

　　格卡尼阿斯團隊復制了昆蟲的眼睛結構，創(chuàng)建出一款新型羅盤。該羅盤模仿了昆蟲眼睛的基本方面，尤其是偏振光感受器在其背緣區(qū)域的扇狀排列。這款傳感器由8對光電二極管組成，這些二極管會分析來自不同方向的太陽光。由于傳感器的布局與天空中的偏振光的模式一致，因此即使陰天也能估計太陽在天空中的位置。

　　格卡尼阿斯解釋說，普通指南針依靠地球微弱的磁場導航，但磁場很容易受到電子設備的干擾。他們最新研制的這款羅盤原型“表現(xiàn)非常出色”。

　　受蛛絲啟發(fā)的集水網(wǎng)

　　在自然界，蜘蛛網(wǎng)具有獨一無二的懸索結構，而且有著極佳的彈性與韌性。

　　北京航空航天大學鄭詠梅教授發(fā)現(xiàn)，蜘蛛絲就像一串“珍珠項鏈”。在這條“項鏈”上，由細微的納米纖絲隨機糾纏在一起構成“珍珠”?！罢渲椤庇兄植诘谋砻?，而由兩根纖維組成的“鏈繩”是光滑的。兩根纖維外包裹著一種能吸引水分子的材料，這就是蜘蛛絲捕獲水的“秘密武器”。這個發(fā)現(xiàn)揭開了蜘蛛網(wǎng)上見到的明亮水珠之謎，可用于設計大規(guī)模人造纖維，收集空氣或霧氣中的水，以滿足缺水地區(qū)人們的需求。

　　在此基礎上，鄭詠梅課題組受天然蜘蛛絲集水結構啟發(fā)，并結合自然界生物的螺旋結構特點，采用涂層方法及有機無機復合界面裂紋效應調(diào)控，制備出了具有連續(xù)仿生螺旋槽紡錘節(jié)結構的微纖維。研究結果顯示，這種超細纖維具有可修復的潤濕性、長期的耐用性、優(yōu)異的機械性能和柔韌性，在大規(guī)模集水應用領域顯示出巨大的潛力。

　　受藤蔓啟發(fā)的消防機器人

　　雖然很多機器都是從動物中汲取靈感，但美國加州大學圣巴巴拉分校查爾斯·肖團隊卻另辟蹊徑，從植物中獲得創(chuàng)新的靈感，研制出一款用于消防的藤蔓機器人。該機器人模仿了藤蔓和樹根利用局部感應向水源生長的方式，可朝著光或熱的方向“生長”，就像藤蔓爬上墻壁或穿過森林地面一樣。

　　這款大約兩米長的管狀機器人可使用充滿流體的袋子，而非昂貴的電子設備來控制自己。研究團隊指出，盡管藤蔓機器人的運動速度很慢，但其擁有的“向熱”和“向光”性，使其能在沒有傳感器、電池或電機的情況下，將自身轉(zhuǎn)向熱源并將水或惰性氣體輸送到熱源，撲滅火災。

　　以藤蔓為靈感的卷曲式設計，讓這款機器人可以輕松穿越各種障礙。

　　受康普茶啟發(fā)的電路

　　康普茶這種流行飲料在滿足人們口腹之欲的同時，也成為科學家靈感的來源。

　　英國西英格蘭大學非傳統(tǒng)計算實驗室的科學家發(fā)現(xiàn)了一種方法，可使用黏糊糊的康普茶墊制造“康普茶電路板”。這種茶墊由酵母和細菌在康普茶發(fā)酵過程中產(chǎn)生。研究人員將電路印制在干燥的墊子上，能夠點亮小型LED燈。

　　干燥的康普茶墊具有紡織品甚至皮革的特性，但它們是可持續(xù)且可生物降解的，在水中浸泡數(shù)天也“毫發(fā)無傷”。這種康普茶墊也比塑料更輕、更便宜、更靈活。將康普茶可穿戴設備與傳感器和電子設備結合，還可用作心臟監(jiān)測儀或步數(shù)跟蹤器。

　　受穿山甲啟發(fā)的機器人

　　穿山甲這種軟體哺乳動物全身覆蓋著鱗片，不僅使其在“穿山打洞”時減少泥土黏附，而且能蜷縮成一團，保護自己免受捕食者的攻擊。

　　德國馬克斯·普朗克智能系統(tǒng)研究所與上海同濟大學的科學家合作，開發(fā)出了一款柔軟、靈活的微型金屬機器人。這款微型機器人不鉆地也不挖洞，而是可進入人體內(nèi)治病。它可像穿山甲一樣卷曲起來，在人體內(nèi)部“航行”，治療內(nèi)出血、清除腫瘤組織、治療血栓等，具有重大的醫(yī)學價值和應用前景。（記者劉霞）