복월무늬 나비, 갈색맥의 제왕나비, 특히 형광날개의 나비와 같은 각양각색의 나비가 햇빛 아래서 갑자기 금, 녹색, 파랑으로 변했다. 과학자들은 나비의 색깔을 연구함으로써 군사 방어에 큰 이득을 가져왔다. 제 2 차 세계 대전 중 독일군은 레닌그라드를 포위하고 폭격기로 군사 목표와 기타 방어 시설을 파괴하려고 했다. 소련 곤충학자 슈워제네거는 당시 위장에 대한 인식이 부족했기 때문에 나비의 색깔이 꽃 속에서 쉽게 발견되지 않는 원리를 제시하고 나비 같은 위장으로 군사 시설을 덮었다. 따라서 독일군의 노력에도 불구하고 레닌그라드의 군사 기지는 손상되지 않고 최종 승리를 위한 견고한 토대를 마련했습니다. 같은 원리에 따르면, 나중에 사람들은 위장복을 생산하여 전투에서 사상자를 크게 줄였다.
우주에서 위성의 위치가 끊임없이 변하면 온도의 급격한 변화가 일어날 수 있으며, 때로는 온도차가 2 ~ 300 도까지 올라갈 수 있어 많은 기구의 정상적인 작동에 심각한 영향을 미칠 수 있다. 나비의 비늘은 태양의 방향에 따라 자동으로 각도를 바꿔 체온을 조절하는 계발을 받고, 과학자들은 위성의 온도 조절 시스템을 블라인드로 만들어 방사선과 냉각 능력이 다르다. 각 창의 회전 위치에는 온도에 민감한 금속선이 설치되어 있어 온도 변화에 따라 창을 열고 닫을 수 있어 위성 내부 온도를 일정하게 유지함으로써 우주 산업의 큰 난제를 해결할 수 있다.
딱정벌레
딱정벌레가 스스로를 방어할 때, 그것은 악취가 나는 고온의 액체' 껍데기' 를 내뿜어 적을 미혹시키고 자극하고 위협할 수 있다. 과학자들은 해부 후 딱정벌레 안에 이원페놀 용액, 과산화수소, 바이오효소가 들어 있는 세 개의 챔버가 있다는 것을 발견했다. 페놀과 과산화수소가 제 3 실로 유입되어 바이오효소와 혼합되어 화학반응이 일어나100 C 에서 순식간에 독이 되어 빠르게 뿜어져 나왔다. 이 원칙은 현재 군사 기술에 적용되었다. 제 2 차 세계 대전 중 독일 나치는 이 기작에 따라 전력이 크고 성능이 안전하고 믿을 수 있는 신형 엔진을 만들어 순항 미사일에 설치해 비행 속도가 더 빠르고, 안전하고, 안정적이며, 적중률을 높였다. 영국 런던은 폭격을 당했을 때 큰 손실을 입었다. 미국 군사 전문가들은 딱정벌레 살포 원리에 영감을 받아 선진적인 이원무기를 개발하였다. 이 무기는 두 개 이상의 독소를 생산할 수 있는 화학물질을 두 개의 독립된 용기에 담는다. 포탄이 발사된 후 격막이 파열되고, 두 독극물 중간체가 탄환비행 8- 10 초 이내에 혼합반응을 하여 목표물에 도달하여 적을 죽이는 순간에 치명적인 독액을 발생시킨다. 생산, 저장, 운송이 쉽고 안전하며 오류가 발생하기 쉽지 않습니다. 반딧불이는 화학에너지를 빛 에너지로 직접 변환할 수 있으며, 변환 효율은 100% 에 이르지만 일반 전등의 발광 효율은 6% 에 불과하다. 반딧불이의 발광 원리를 모방하여 만든 냉광은 발광 효율을 10 배 이상 높여 에너지를 크게 절약할 수 있다. 또한 딱정벌레의 표관 운동 응답 메커니즘에 기반한 공대지 속도계가 항공에 성공적으로 적용되었다.
잠자리
잠자리는 날개의 진동을 통해 주변 대기와는 다른 국부적으로 불안정한 기류를 생성할 수 있으며, 기류로 생성된 소용돌이를 이용하여 자신을 상승시킬 수 있다. 잠자리는 작은 추력으로 날 수 있고, 앞으로 날 뿐만 아니라 뒤로 좌우로 날 수 있으며, 앞으로 나는 비행 속도는 72 km/h 에 달할 수 있으며, 잠자리의 비행 동작은 간단하며, 두 쌍의 날개만 계속 펄럭인다. 과학자들은 이런 구조적 기초를 바탕으로 헬리콥터를 성공적으로 개발했다. 비행기가 고속으로 비행할 때, 왕왕 격렬한 진동을 일으키며, 때로는 날개를 부러뜨려 비행기가 추락할 수도 있다. 잠자리는 고속으로 비행할 때 무사하기 때문에 잠자리를 모방하여 비행기의 두 날개에 무게를 더해 고속 비행으로 인한 진동이라는 까다로운 문제를 해결합니다.
글라이딩 비행과 충돌의 공기역학과 비행 효율을 연구하기 위해 사엽 구동과 리모컨 수평 제어를 위한 기동 날개 (날개) 모델을 개발해 풍동에서 처음으로 비행 매개변수를 테스트했다.
두 번째 모델은 초당 18 회 진동 속도에 도달하기 위해 더 빠른 주파수로 비행하는 날개를 설치하려고 합니다. 이와는 달리, 이 차종은 전후익의 위상차를 가변적으로 조절할 수 있는 장치를 채택하고 있다.
이 연구의 중심과 장기 목표는' 날개' 에 의해 구동되는 비행기의 성능을 연구하고 이를 기존의 나선형 프로펠러에 의해 구동되는 비행기의 효율성과 비교하는 것이다.
날다
집파리의 특별한 점은 빠른 비행 기술로 인해 인간에게 잡히기 어렵다는 것이다. 그 뒤에도 접근하기가 어렵다. 모든 상황을 상상하고, 매우 조심스럽고, 빠르게 움직일 수 있습니다. 그럼, 어떻게 그런 짓을 한 거 야?
곤충학자들은 파리의 뒷날개가 한 쌍의 평형대로 퇴화하는 것을 발견했다. 그것이 날 때, 균형봉은 일정한 주파수로 기계적으로 진동하여 날개의 운동 방향을 조절할 수 있으며, 파리의 균형을 유지하는 내비게이터이다. 이 원리를 바탕으로 과학자들은 차세대 내비게이션인 진동 팽이를 개발해 비행기의 비행 성능을 크게 향상시켰고, 비행기가 위험한 측면비행을 자동으로 멈추고 기체가 강하게 기울어질 때 균형을 자동으로 회복했다. 심지어 비행기가 가장 복잡한 급선회에 처해 있을 때에도. 파리의 복안은 독립적으로 영상화할 수 있는 4,000 개의 단안을 포함하고 있으며, 거의 360 도에서 물체를 선명하게 볼 수 있다. 파리의 눈에서 영감을 받아 사람들은 1329 개의 작은 렌즈로 구성된 파리 눈 카메라를 만들어 한 번에 1329 장의 고해상도 사진을 찍을 수 있다. 군사, 의료, 항공, 우주 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 파리의 후각은 특히 예민해서 수십 가지 냄새를 빠르게 분석하고 즉시 반응할 수 있다. 과학자들은 파리 후각 기관의 구조에 따라 각종 화학반응을 전기 펄스로 변환해 매우 예민한 소형 가스 분석기를 만들어 우주선 잠수함 광산 등 검출 가스 성분에 광범위하게 적용해 과학연구 생산의 안전계수를 더욱 정확하고 안정적으로 만들었다.
꿀벌
벌집은 가지런하게 배열된 육각형 벌집으로 이루어져 있으며, 각 작은 벌집의 바닥은 세 개의 동일한 마름모꼴로 이루어져 있다. 이 구조들은 현대 수학자들이 정확하게 계산한 구조와 똑같다. 마름모꼴 둔각 109 028', 예각 70032'. 이들은 가장 재료를 절약하는 구조이며, 용량이 크고 견고하기 때문에 많은 전문가들을 놀라게 한다. 사람들은 그 구조를 모방하여 다양한 재료로 벌집 메자닌 구조판을 만들었는데, 이 구조판은 강도가 높고 무게가 가벼우며 소리와 열을 전도하기 쉽지 않다. 그것들은 우주 왕복선, 우주선, 인공위성을 만드는 이상적인 재료이다. 편광의 방향에 민감한 편광경은 꿀벌의 복안의 각 단안 안에 인접해 있어 태양에 의해 정확하게 위치할 수 있다. 이 원리에 근거하여 과학자들은 편광의 내비게이션을 성공적으로 개발하여 내비게이션에 광범위하게 응용하였다.
파리, 반딧불, 전어, 해파리는 아래를 참조하십시오.
다섯째: 문어 빨판 ~
바이오닉스는 생물을 모방하는 특수한 기술로, 생물의 구조와 기능 원리를 이용하여 기계나 각종 신기술을 개발하는 과학이다. 전하는 바에 의하면, 중국 고대의 유명한 장인 루반이 산에 올라가 나무를 베다가 손을 베었다고 한다. 그는 풀 한 그루가 어떻게 이렇게 강할 수 있는지 알고 싶어한다. 자세히 관찰한 결과, 그는 잔디의 잎 가장자리에 날카로운 이가 많은 것을 발견했다. 그래서 루반은 목공톱을 발명했습니다. 고대 목선의 발명은 물고기가 헤엄치는 것에 영감을 받은 것으로 추정된다. 비행기를 발명하는 과정에서 곤충과 조류의 비행에서도 많은 유용한 지식을 배웠다.
현재 과학자들은 방향, 내비게이션, 탐색, 에너지 변환, 정보 처리, 생합성, 구조역학, 유체역학 등 수많은 과학적 난제를 가지고 생물계에서 영감과 답을 찾고 있다.
파리와 우주선
얄미운 파리는 거대한 우주사업과는 무관한 것처럼 보이지만, 생체 공학은 그것들을 밀접하게 연결시킨다. (존 F. 케네디, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 예술명언)
파리는 악명 높은' 냄새 나는 물건' 이다. 그것들은 곳곳에서 볼 수 있고 냄새는 고약하다. 파리의 후각은 특히 예민해서 몇 킬로미터 떨어진 냄새를 맡을 수 있다. 하지만 파리는 "코" 가 없습니다. 그것은 무엇으로 후각 역할을 합니까? 원래 파리의' 코' 인 후각 수용기가 머리의 한 쌍의 촉각에 분포되어 있었다.
각' 코' 는 외부와 통하는' 콧구멍' 이 하나뿐이며, 그 안에는 수백 개의 후각 신경 세포가 들어 있다. 만약 냄새가 콧구멍에 들어가면, 이 신경들은 즉시 냄새 자극을 신경 전기 펄스로 바꾸어 뇌로 보냅니다. 뇌는 서로 다른 냄새의 물질이 생성하는 서로 다른 신경 전기 펄스에 따라 서로 다른 냄새의 물질을 구분할 수 있다. 따라서 파리의 촉수는 민감한 가스 분석기와 같습니다.
이에 고무된 생체 공학은 파리의 후각 기관의 구조와 기능에 따라 매우 특이한 소형 가스 분석기를 모방하는 데 성공했다. 이 기기의 탐침은 금속이 아니라 살아있는 파리 한 마리이다. 매우 미세한 미세 전극을 파리의 후각 신경에 꽂고, 유도된 신경전신신호를 전자회로를 통해 확대한 후 분석기로 보냅니다. 분석기는 냄새나는 물질의 신호를 발견하자마자 경보를 보낼 수 있다. 이 기구는 이미 우주선의 조종석에 설치되어 선내 기체의 성분을 검출하는데 사용되었다.
이 소형 가스 분석기는 잠수함과 광산의 유해 가스도 측정할 수 있다. 이 원리는 컴퓨터의 입력 장치와 가스 크로마토 그래피 분석기의 구조 원리를 개선하는 데도 사용될 수 있습니다.
반딧불이에서 인공 발광에 이르기까지
인류가 전등을 발명한 이후로 생활이 더욱 편리하고 풍부해졌다. 하지만 전등은 전기의 작은 부분만 가시광선으로 바꿀 수 있고, 나머지는 대부분 열로 낭비되고, 전등의 열광선은 사람의 눈에 해롭다. 그럼 열이 나지 않는 광원만 있는 건 없나요? 인류는 또 자연으로 눈을 돌렸다.
자연계에서는 박테리아, 곰팡이, 웜, 연체 동물, 갑각류, 곤충, 어류 등 많은 생물이 빛을 발할 수 있는데, 이들 동물이 방출하는 빛은 열을 발생시키지 않기 때문에' 냉광' 이라고도 한다.
많은 빛나는 동물 중에서 반딧불이는 그 중 하나이다. 반딧불이는 약 65,438+0,500 종으로, 냉광의 색은 황록색, 오렌지색, 빛의 밝기도 다르다. 반딧불이는 냉광을 방출하는데, 발광 효율이 높을 뿐만 아니라, 일반적으로 비교적 부드럽고, 사람의 눈에 적합하고, 빛의 강도도 비교적 높다. 따라서 생물 발광은 인류의 이상적인 광원이다.
과학자들은 반딧불의 발광 장치가 복부에 있다는 것을 발견했다. 이 라이트 방사체는 발광 레이어, 투명 레이어 및 반사 레이어의 세 부분으로 구성됩니다. 발광층에는 수천 개의 발광 세포가 있는데, 그것들은 모두 형광소와 형광소 효소를 함유하고 있다. 형광소 효소의 작용으로 형광소는 세포 내 물의 참여로 산화와 결합하여 형광을 방출한다. 반딧불의 발광은 본질적으로 화학에너지가 빛 에너지로 변환되는 과정이다.
일찍이 1940 년대에 사람들은 반딧불에 대한 연구를 바탕으로 형광등을 만들어 인간의 조명원을 크게 바꾸었다. 최근 몇 년 동안 과학자들은 먼저 반딧불이에서 순수한 형광소를 분리한 다음 형광소 효소를 분리한 다음 화학적으로 형광소를 합성했다. 형광소, 형광소 효소, ATP (삼인산 아데노신), 물로 구성된 생물광원은 폭발성 가스가 가득한 광산에서 플래시로 사용할 수 있다. 이 램프에는 전원이 공급되지 않고 자기장이 생기지 않기 때문에 생물 광원의 조사 아래 자성 지뢰를 제거하는 데 사용할 수 있다.
이제 사람들은 화학 물질을 혼합하여 바이오라이트와 같은 차가운 빛을 얻어 안전 조명에 사용할 수 있습니다.
전어와 볼트 배터리
자연계의 많은 생물은 모두 전기를 생산할 수 있는데, 어류만 해도 500 여 종이 있다. 사람들은 이 방전 가능한 물고기를' 전어' 라고 부른다.
각종 전어는 모두 서로 다른 방전 기교를 가지고 있다. 전기 가오리, 전기 메기 및 전기 장어는 방전 능력이 가장 강하다. 중형 어뢰는 70 볼트 정도의 전압을 생산할 수 있고, 아프리카 어뢰는 최대 220 볼트의 전압을 생산할 수 있다. 아프리카 전기 메기는 350 볼트 전압을 생성 할 수 있습니다. 전기장어는 500 볼트의 전압을 생산할 수 있다. 남미 전기 뱀장어는 최대 880 볼트의 전압을 생산할 수 있어 전기 충격 챔피언이라고 불린다. 말 같은 큰 동물을 죽일 수 있다고 한다.
전기어 방전의 신비는 어디에 있습니까? 전어에 대한 해부 연구를 거쳐, 마침내 전어의 체내에 이상한 발전 기관이 있다는 것을 발견하였다. 이 발전기들은 반투명한 디스크 배터리로 이루어져 있는데, 이를 전판 또는 전판이라고 한다. 전어의 종류에 따라 발생기의 보드 모양, 위치, 수량도 다르다. 전기 장어의 발생기는 각진 모양으로 꼬리의 양쪽에 있는 근육에 위치해 있다. 어뢰의 발생기 모양은 납작한 신장처럼 몸의 정중선 양쪽에 배열되어 있으며, 2 백만 개의 전판이 있다. 전기 메기의 발생기는 피부와 근육 사이에 약 500 만 개의 전판이 있는 어떤 분비선에서 기원한다. 단일 극판에서 발생하는 전압은 매우 약하지만 극판이 많기 때문에 생성되는 전압은 매우 크다.
전어의 비범한 기술이 사람들의 큰 흥미를 불러일으켰다. 19 세기 초 이탈리아 물리학자 볼트는 세계 최초의 전기어 발전기를 기반으로 한 복타 배터리를 설계했다. 이 배터리는 전어의 천연 발전기에 따라 설계되었기 때문에' 인조전관' 전어라고 불리는 연구도 전어의 발전기를 성공적으로 모방할 수 있다면 함선과 잠수함의 동력 문제를 잘 해결할 수 있다는 계시를 주었다.
해파리가 바람에 부는 귀
제비가 낮게 비가 오기 전에 매미는 노래를 부르고 하늘은 빗속에서 개었다. "생물의 행동은 날씨의 변화와 관련이 있다. 연안의 어민들은 연안에 사는 물고기와 해파리가 배치로 바다를 향해 헤엄치는 것이 폭풍우가 곧 도래할 것이라는 것을 모두 알고 있다.
해파리라고도 하는 해파리는 5 억 년 전에 바다에 떠 있던 오래된 창자 동물이다. 이 하등 동물은 폭풍을 예지하는 본능을 가지고 있으며, 매번 폭풍이 경고하기 전에 바다로 헤엄쳐 피난한다.
원래 푸른 바다에서 공기와 파도 마찰로 인한 초음파 (초당 8- 13 회) 는 항상 폭풍 경보의 전주곡이었다. 이런 차음파인귀는 들을 수 없지만, 작은 해파리는 매우 민감하다. 생체 공학은 해파리의 귀강 안에 작은 손잡이가 있고, 손잡이에는 작은 공이 있고, 공 안에는 작은 청각석이 있는 것을 발견했다. 폭풍우 전의 2 차 소리가 해파리의 귀에 있는 청각석에 부딪쳤을 때, 청각석은 공의 벽에 있는 신경수용기를 자극하여 해파리가 곧 다가올 폭풍우의 우르릉거리는 소리를 들었다.
생체 공학은 해파리 귀의 구조와 기능을 모방하여 해파리 귀를 위한 폭풍 예측기를 설계하여 해파리가 이차 소리를 느끼는 기관을 정확하게 시뮬레이션했다. 이 기기는 배의 앞 갑판에 설치되며, 폭풍의 보조 음파를 받으면 360 도 회전하는 나팔이 자동으로 회전을 멈추게 할 수 있는데, 이는 바로 폭풍의 방향을 가리킨다. (알버트 아인슈타인, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 스포츠명언) 표시기의 판독 값은 폭풍의 강도를 보여줍니다. 이런 예보관은 15 시간 전에 폭풍을 예보할 수 있어 항해와 어업 안전에 큰 의미가 있다.