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海洋動物與仿生應用

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2006-06-10

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

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

  魚的尾鰭既能作為推進動力又能導向,考慮到這個特點,在計算機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方式。并且,機器魚鰭的運動也經(jīng)過改善,能在角落里自由游動?茖W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)立即達到14公里的時速。它們?yōu)槭裁茨軌蜃龅竭@一點呢?除了尾巴擺動的頻率以外,通常魚越大越長就游得越快。科學家們發(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,科學家們把微型測量儀器裝在企鵝背上,記錄下它每天運動距離、深度和速度。為拍攝照片,科學家們還在南極裝了一個特殊的水道。通過進一步的實驗,發(fā)現(xiàn)企鵝的運動與魚類不同,幾乎只靠鰭來推進自己,這說明企鵝的身體已經(jīng)進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,這個事實使模型實驗變得十分簡單。

  鯊魚 鯊魚在海洋里已經(jīng)生活了3.5億年,能達到超過70公里的高時速?茖W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,這項新發(fā)現(xiàn)馬上找到了技術(shù)應用。這種仿生皮膚被用來包裹空中客車飛機的外表面,使每架飛機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都裝上這種皮膚,節(jié)省的燃料價值可達數(shù)十億美元之巨,造成溫室效應的二氧化碳和氮氧化合物也將會大大減少。

 
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