¿Qué inspiraciones nos aportan los animales?
Traje de tiburón de una pieza: Si los deportistas quieren conseguir buenos resultados en las competiciones, el equipamiento es naturalmente muy importante. El uso de ropa deportiva de alta tecnología puede hacer que los atletas sean aún más poderosos. Durante los Juegos Olímpicos de Sydney, el traje de tiburón de una pieza con tecnología biónica cambió todo el panorama mundial de la natación. Casi más de la mitad de los ganadores de medallas de oro eran usuarios de trajes de tiburón. El traje de tiburón de primera generación imitaba la piel de un tiburón y diseñó algunas protuberancias ásperas en forma de dientes en el traje de baño para guiar eficazmente el flujo de agua y tensar el cuerpo para evitar temblores en la piel y los músculos. El traje de tiburón de segunda generación añade algunas novedades, añadiendo un material llamado "piel elástica", que puede reducir en un 4% la resistencia que experimentan las personas en el agua. Además, se han agregado dos accesorios: un amortiguador hecho de silicona de titanio adherido al antebrazo puede hacer que el atleta nade más fácilmente; un sistema de control de vibración adherido al pecho y detrás del hombro puede ayudar a guiar el flujo de agua.
Dejemos que los ciegos vean la luz: después de implantar diminutas retinas biónicas, tres pacientes ciegos no solo vieron puntos de luz brillantes, tenues o móviles, sino que incluso distinguieron con éxito tazas y platos con sus ojos. Este es el último avance anunciado en la reunión anual de la Sociedad Estadounidense de Visión y Oftalmología. Los investigadores dijeron que el área de la lámina de retina biónica que desarrollaron es de sólo 4 por 5 milímetros, lo que equivale aproximadamente a un tercio de la retina normal del ojo humano. Está hecho de materiales de silicona y platino y tiene 16 electrodos. Después de la implantación, se puede adherir a la retina natural. Su principio de funcionamiento es utilizar señales eléctricas para estimular las células de la retina del paciente que no han perdido por completo sus funciones y transmitirlas. información visual a través del nervio óptico hasta el cerebro, restaurando así parcialmente la visión. La retina biónica se utiliza principalmente para tratar pacientes con retinitis pigmentosa. Pero los investigadores estiman que esta tecnología, una vez mejorada, también podría beneficiar en el futuro a las personas ciegas que nacen sin poder ver el mundo.
Seda de araña sintética: Si alguna vez has empujado una telaraña, sentirás el proceso de arrastre y estiramiento antes de que la telaraña se rompa. Es a través de este proceso de estiramiento que la seda de araña absorbe mucha energía, lo que la convierte en uno de los materiales más maleables del mundo. Durante años, la gente ha fantaseado con poder hacer ropa con seda de araña, y ahora esa fantasía se está convirtiendo poco a poco en realidad. La seda de araña contiene una proteína fibrosa similar a la queratina que se encuentra en el pelo y los cuernos de las ovejas. Una vez secretada esta proteína, se vuelve dura. Al equilibrar cuidadosamente el contenido de agua, las arañas y los gusanos de seda evitan que la fibrina se solidifique demasiado rápido. En un futuro próximo, la seda de araña artificial podría utilizarse para fabricar ropa o cuerdas superresistentes.
Dispositivo de simulación de función neuronal para el reconocimiento de la dirección del movimiento
Máquina automática de notificación de objetivos
Lente ocular compuesta de tipo plano
Supresión lateral baja TV ligera
/c/sites/10045/12/introduction03.html
Referencia: Fuente: Conferencia de Ciencias de Xiangshan, Academia de Ciencias de China
Respuesta: Hay es un 6 - Asistente Nivel 2 2-18 13:50
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La biónica es una ciencia emergente que se está desarrollando muy rápidamente. La biomimética utiliza principalmente las características y hábitos de los animales en la naturaleza para estudiar la aplicación de sus características. Los animales que viven en el océano son uno de los animales importantes para que los científicos estudien las aplicaciones biónicas. Ahora presente varios animales marinos y sus aplicaciones biónicas.
El atún El atún es uno de los animales que se mueven más rápido entre los peces marinos. El atún puede alcanzar una velocidad de unos 80 kilómetros por hora cuando caza. En el Instituto Tecnológico de Massachusetts, en Estados Unidos, los científicos utilizaron el atún como modelo para crear un pez robótico de 1,2 metros de largo llamado "Charlie" y comenzaron a probarlo en un tanque de agua. Los científicos han llevado este descubrimiento a aplicaciones tecnológicas.
La aleta caudal de un pez puede utilizarse como motor de propulsión y como guía. Teniendo en cuenta esta característica, se analizó la forma del atún en un ordenador y los resultados de la investigación han proporcionado una aleta. -Método de propulsión tipo para embarcaciones de superficie. Además, también se ha mejorado el movimiento de las aletas del robot, permitiéndole nadar libremente en las esquinas. Los científicos también están estudiando la piel del atún con la esperanza de lograr mejores propiedades optimizadas.
Salmón El salmón puede vivir en fuertes corrientes. Aunque sus sistemas locomotores son muy similares al de los atunes, existen diferencias.
El salmón no sólo puede controlarse libremente, sino que también puede arrancar a la velocidad del rayo, alcanzando velocidades de 14 kilómetros por hora desde un estado estacionario. ¿Por qué son capaces de hacer esto? Además de la frecuencia con la que mueven la cola, los peces más grandes y más largos generalmente nadan más rápido. Los científicos han descubierto que los salmones pueden balancear su cola 15 veces por segundo cuando aceleran. Por tanto, su valor biónico es altísimo.
Pingüinos Los pingüinos parecen torpes en tierra, pero son extremadamente ágiles en el agua. Para encontrar el modelo optimizado ideal, los científicos montaron pequeños instrumentos de medición en la espalda del pingüino para registrar su distancia, profundidad y velocidad de movimiento diario. Para tomar fotografías, los científicos también instalaron un canal de agua especial en la Antártida. A través de experimentos adicionales, se descubrió que el movimiento de los pingüinos es diferente al de los peces, y casi solo dependen de sus aletas para impulsarse. Esto demuestra que el cuerpo del pingüino ha evolucionado hacia un modelo optimizado de gran volumen y baja resistencia. Además, el hecho de que su cuerpo apenas cambie de forma en el agua hace que los experimentos con modelos sean muy sencillos.
Tiburones Los tiburones viven en el océano desde hace 350 millones de años y pueden alcanzar altas velocidades de más de 70 kilómetros por hora. Cuando los científicos examinaron la piel de los tiburones de aguas profundas bajo un microscopio, descubrieron inesperadamente que las escamas del tiburón tenían forma de abanico y tenían pequeños surcos. Sin embargo, en el pensamiento tradicional, cuanto más lisa es la superficie, menos resistencia crea. Entonces, los científicos ensamblaron cientos de modelos a escala en diferentes ángulos para formar una superficie de prueba artificial. Los resultados de las pruebas mostraron que la pérdida por fricción era un 10% menor que en superficies lisas. Este nuevo descubrimiento encontró inmediatamente aplicaciones técnicas. Esta piel biónica se utiliza para envolver las superficies exteriores de los aviones Airbus, reduciendo el consumo anual de combustible en 350 toneladas por avión. Si los aviones que vuelan alrededor del mundo estuvieran equipados con este tipo de revestimiento cada año, el ahorro de combustible podría valer miles de millones de dólares y también se reducirían considerablemente el dióxido de carbono y los óxidos de nitrógeno que causan el efecto invernadero.
La imitación animal de una gran cantidad de movimientos en el boxeo Shaolin muestra que el boxeo Shaolin ha heredado la tradición de guía biónica de los antepasados chinos "Xiong Jing Bird Extension" y heredó las cinco características animales de Hua Tuo de imitar al tigre. , ciervo, oso, mono y pájaro Crea la tradición de Wu Qin Xi. La biónica natural y la vida en el boxeo Shaolin Los movimientos biónicos también reflejan eficazmente la sencilla atmósfera cultural local, revelando que "todo tiene naturaleza".
Seda de araña sintética
Las arañas son el foco de atención de los científicos porque pueden fabricar varias cosas muy útiles, incluido uno de los materiales más resistentes del mundo: la seda de araña. "Si alguna vez has empujado una telaraña, puedes sentir el arrastre y el estiramiento de la red antes de que se rompa", dijo Paula Hammond, profesora de ingeniería química en el MIT. Es este proceso de estiramiento el que absorbe mucha energía, lo que genera. La seda de araña es uno de los materiales más resistentes del mundo”.
Durante años, la gente ha soñado con hacer ropa con seda de araña, y ahora esta fantasía se está convirtiendo poco a poco en realidad. Los investigadores primero deben comprender cómo las arañas fabrican la seda, que también es la clave para la seda de araña sintética. La seda de araña contiene una proteína fibrosa similar a la queratina que se encuentra en el pelo y los cuernos de las ovejas. Esta proteína se vuelve dura después de ser secretada. Los científicos no entendían este proceso antes, por lo que no han podido crear fibras con la misma fuerza que la seda de araña. Pero investigadores de la Universidad de Tufts, en Estados Unidos, descubrieron recientemente el secreto de cómo las arañas y los gusanos de seda producen esta fibra. Sorprendentemente, todo el proceso está controlado por el contenido de agua. Al equilibrar cuidadosamente el contenido de agua, las arañas y los gusanos de seda evitan que la fibrina se solidifique demasiado rápido. El Dr. Kaplan ha podido simular este proceso en el laboratorio. En un futuro próximo, la seda de araña artificial podría utilizarse para fabricar ropa o cuerdas superresistentes. Para entonces, todos podrán convertirse en Spider-Man con una red en la mano.
El veneno de araña se puede utilizar como insecticida.
Los científicos también esperan utilizar arañas para crear un insecticida ideal. Un pesticida que mata plagas pero que no es tóxico para otros insectos ni para las personas y los animales. El veneno secretado por las arañas embudo de Australia está compuesto por más de 100 compuestos, y se ha descubierto que varios de ellos matan sólo a insectos específicos. Glenn King, científico de la Universidad de Connecticut, dijo: "Separe estos compuestos del veneno y luego use métodos especiales para aplicar estos compuestos a un virus que solo está interesado en ciertos insectos, de modo que el virus pueda entregar compuestos a las plagas". y los mata." Si los científicos pudieran sintetizar estos compuestos en el laboratorio, podrían crear pesticidas que sean completamente inofensivos para el medio ambiente.
Veneno de serpiente convertido en quitamanchas
Otro veneno de serpiente ayudará a los científicos a crear un mejor quitamanchas. Devin Iimoto, un químico japonés del Whittle College en California, y sus estudiantes extrajeron una enzima del veneno de la serpiente de vientre de agua de Florida que puede eliminar las manchas de sangre de la ropa. La gente ya utiliza enzimas producidas por bacterias para producir detergentes, pero utilizar enzimas animales para producir detergentes es algo nuevo. Esta enzima derivada de la serpiente rompe los enlaces entre las manchas de sangre seca y las fibras de la ropa. Esta investigación aún se encuentra en la etapa experimental y ninguna empresa ha oído hablar todavía de agregar enzimas de veneno de serpiente a los quitamanchas.
Los mejillones aportan nuevas ideas para adhesivos
Otros animales también pueden proporcionar buenos materiales para que los humanos inventen nuevos productos. Por ejemplo, los mejillones pueden adherirse firmemente a rocas o montones de cemento. Si miras de cerca, puedes ver docenas de fibras finas que se extienden desde el cuerpo del mejillón. Los mejillones tienen un órgano llamado "pie" que puede adherir cada fibra a una superficie fija. Investigadores de la Universidad Purdue han descubierto que la formación de sustancias adhesivas de mejillón requiere hierro, un metal que nunca antes se había encontrado en un bioadhesivo. La mayoría de los bioadhesivos están basados en proteínas, una sustancia similar a la gelatina que se endurece cuando se le añade hierro. Parece que el hierro es necesario porque otros metales que pueden ser procesados por células vegetales y animales no son capaces de producir este proceso de "endurecimiento". El descubrimiento podría ayudar a los científicos a producir mejores adhesivos, materiales inoxidables y pinturas antiincrustantes.
La leche de cabra produce seda de araña.
Por supuesto, existe una gran diferencia entre fabricar un producto en un laboratorio y producirlo en masa en una fábrica. Por ejemplo, para producir quitamanchas con enzimas de serpiente en una fábrica, primero es necesario obtener el veneno. Pero atrapar serpientes, criarlas en cautiverio o recolectar veneno no es una tarea fácil. Por eso los científicos están cultivando células en el laboratorio que pueden producir veneno de serpiente. La seda de araña se puede sintetizar porque las arañas no pueden criarse como gusanos de seda. Si se ponen dos arañas en una jaula, una siempre se comerá a la otra. El equipo de investigación de Hammond comenzó con fibras sintéticas de poliuretano y ahora pueden producir fibras que son a la vez suaves y resistentes. Están trabajando en procesos que utilizan partículas ultrafinas para fortalecer las fibras. Otros investigadores han aplicado la biotecnología moderna.
Investigadores de una empresa de biotecnología en Quebec, Canadá, transfirieron genes para producir seda de araña a cabritos de Nueva Zelanda. Estas cabras pueden producir entre 2 y 15 gramos de seda de araña por litro de leche. La empresa tiene bases de cría en Plattsburgh, Nueva York, y Saint-Teleisfort, Quebec. La empresa espera producir 5 toneladas de seda de araña al año.
La forma biónica es una forma de forma funcional. La forma biomimética no solo tiene la estructura organizativa y los elementos funcionales de las formas generales, sino que también se diferencia de las formas generales. Proviene de la aplicación de simulación de formas y estructuras biológicas por parte del diseñador y es el resultado de la inspiración de la naturaleza. Los seres humanos viven en la naturaleza y son "vecinos" de las criaturas que los rodean. Las diversas y extrañas habilidades de estas criaturas han atraído a la gente desde la antigüedad a imaginar e imitar, fabricar herramientas de producción sencillas y construir casas. Por ejemplo, Lu Ban durante el período de primavera y otoño y el período de los Reinos Combatientes "iluminó" el principio de cortar las briznas de hierba en zigzag. Las patas de algunos insectos tienen forma de pinzas, que se utilizan para capturar a sus presas. También se utilizan ampliamente en la vida diaria y en las herramientas de producción. ?
La simulación y creación de formas biónicas tiene una larga historia, pero como disciplina independiente no lo fue hasta la década de 1960. El mayor J.E. Steele, oficial de la Fuerza Aérea de Estados Unidos, fue pionero en la biónica en 1958. La biomímesis es el estudio de cómo crear sistemas artificiales con características biológicas. La imitación es la base de la biónica. Los frutos del arce giran, caen y vuelan muy lejos debido a sus contornos en forma de alas. Inspirado por esto, apareció el juguete con alas voladoras, que es el prototipo de la hélice actual. Los prototipos biónicos de los aviones modernos proceden de pájaros en el cielo. ?
1?Las funciones de las alas de los pájaros: fuerza de elevación y propulsión. Las funciones de las alas de un avión son: fuerza de sustentación y propulsión requiere de un dispositivo motor. ?
2. La estructura ósea hueca de las aves reduce el peso del cuerpo y es apta para volar en el aire. Para reducir el peso del fuselaje, los aviones utilizan materiales livianos como aleaciones de aluminio y plásticos de ingeniería ABS.
3. La apariencia libre y suave del ave puede reducir la resistencia, y la forma aerodinámica del avión imita la forma de carrera del ave. ?
El diseño de formas biónicas es una forma mejor y más diversa creada por personas que han acumulado experiencia, han seleccionado y mejorado sus funciones y formas en el proceso de aprendizaje a largo plazo de la naturaleza.
Por tanto, las fuentes de información de las creaciones humanas provienen de la simulación biónica de la creación de la naturaleza. Especialmente en la era de la información actual, los requisitos de las personas para el diseño de productos son diferentes de los del pasado, que solo se centraban en funciones excelentes. En cambio, buscan frescura y simplicidad, enfocándose en volver a la simplicidad y explorar la autodisciplina de la personalidad. Promover el diseño biónico, devolver el diseño a la naturaleza y darle a las formas del diseño un símbolo de vida son la realización última de las necesidades espirituales de los seres humanos.
1. ¿Es la forma biónica la fuente de la innovación en el diseño?
El famoso maestro del diseño alemán Luigi Colani dijo una vez: “La base del diseño debe provenir de la vida nacida en la naturaleza". En la verdad presentada." Estas palabras revelan los infinitos tesoros del diseño contenidos en la naturaleza. El requisito previo para la creación y el diseño de formas biónicas es tener las formas y métodos correctos para comprender las cosas, comprender las leyes esenciales y moderar la capacidad del pensamiento autoinnovador. El segundo es tener una base sólida en la vida y buscar inspiración para el diseño en la naturaleza y las condiciones originales de la sociedad humana, incluida la formación en pensamiento de diseño biónico. El pensamiento tradicional de la gente a menudo se limita a los métodos y sistemas existentes. Los tentáculos del pensamiento no pueden extenderse y no pueden llegar al origen de las cosas. La inspiración para la "ley de la gravitación universal" no fue una teoría clásica nacida en el laboratorio y finalizada, sino que Newton se inspiró en el hecho de la manzana que cae debajo del manzano y lo relacionó con el movimiento del sistema solar y la tierra. , lo que llevó al nacimiento de este invento. ?
La investigación científica muestra que muchas características sensoriales que los humanos no poseen existen en muchos animales en el mundo biológico. Por ejemplo, las medusas pueden sentir las ondas sonoras del hielo y predecir con precisión las tormentas; los ojos de águila pueden detectar con precisión pequeños animales que se mueven en el suelo desde una altitud de tres mil metros; los ojos de rana pueden determinar rápidamente la posición, la dirección y la dirección del objetivo; velocidad de movimiento, y puede elegir la mejor postura y tiempo de ataque. Hay innumerables misterios de la naturaleza. Siempre que descubrimos un misterio biológico, puede convertirse en una nueva posibilidad de diseño para nosotros y también puede traernos una nueva forma de supervivencia. En este sentido, la exploración de formas biónicas es una fuente inagotable de sabiduría para nuestros diseños innovadores. ?
2. Forma biónica: ¿la ecuación de los problemas de diseño?
En realidad, muchos logros técnicos excelentes deben transformarse en productos y los diseñadores a menudo tienen dificultades para encontrar buenos inventos. A menudo se convierte en un problema realizarlo sin la forma excelente correspondiente. Si se considera que la demanda plantea una pregunta, entonces el pensamiento biónico busca ecuaciones para resolver problemas en la naturaleza. Por ejemplo: cuando un avión supersónico está volando, debido a la alta velocidad, las alas vibrarán y dificultarán el movimiento, pudiendo incluso provocar que las alas se rompan y el avión se estrelle. Este problema una vez hizo que los diseñadores se devanaran los sesos y finalmente el problema se resolvió de manera efectiva colocando un dispositivo de peso en el borde de ataque del ala. Más tarde, la gente supo por la zoología que hay una zona córnea oscura y engrosada, el nevo del ala, sobre el borde de ataque de las alas de las pequeñas libélulas. El nevo del ala es el dispositivo anti-aleteo de la libélula. Las libélulas vuelan rápidamente ajustando la vibración de sus alas con topos en sus alas.
La forma espacial, la estructura y las características de todo en la naturaleza son el resultado de la adaptación instintiva de la vida al crecimiento y al entorno evolutivo. En el estudio y la investigación de las formas biónicas, la biónica se explorará a partir de lo siguiente. aspectos La forma en que la forma resuelve los problemas de diseño del producto.
Primero, establezca un modelo morfológico funcional biológico, estudie el papel funcional de la morfología biónica, encuentre los principios físicos correspondientes a partir del prototipo biológico y forme una comprensión perceptiva del organismo a través de la percepción del organismo. A partir de la función, estudiar la forma estructural de los seres vivos y, sobre la base del conocimiento perceptivo, eliminar factores irrelevantes y establecer un modelo biológico. Realice análisis cualitativos frente al prototipo y utilice el modelo para simular los principios de la estructura biológica.
En segundo lugar, comenzar desde la forma estructural biológica para estudiar la forma, proporción y función biónica. Utilice técnicas de modelos para analizar cuantitativamente organismos, captar las dimensiones estructurales de los organismos biológicos y explorar sus funciones especiales y características de coordinación de movimiento a partir de formas y estructuras concretas.
En tercer lugar, la forma biónica imita directamente algunas de las excelentes funciones de los seres vivos. Por ejemplo, un caparazón de torpedo hecho de imitación de piel de delfín reduce la resistencia hacia adelante, y los barcos que utilizan hélices de cola de pez pueden lograr un mayor empuje a bajas velocidades. Sin embargo, en la investigación y aplicación de las formas biónicas, hay pocos detalles de imitación. En cambio, las leyes científicas de las formas biónicas se resumen a través del estudio de la estructura y los principios de funcionamiento de los sistemas vivos.
3. Forma biónica: ¿un nuevo concepto de diseño ecológico?
La forma biónica contiene un concepto muy distinto de diseño ecológico, porque "en casi todos los diseños, la naturaleza lo ha dado". humanidad el mensaje más poderoso” (Cockney). La forma biónica es sin duda un nuevo estandarte para explorar el diseño ecológico moderno. ?
El cuerpo principal de la civilización social moderna está compuesto por humanos y máquinas (forma de producto). El propósito de que los humanos inventen máquinas es liberar a los humanos de la opresión del fuerte trabajo físico permitiendo que las máquinas reemplacen la fuerza humana. Sin embargo, ¿hasta qué punto pueden las máquinas reemplazar el trabajo humano? La aparición de herramientas inteligentes ha hecho que los seres humanos se enfrenten al estrangulamiento de la fuerza. competencia con las máquinas. Se trata de una falta de preparación psicológica del propio ser humano. El ser humano comenzó a reflexionar sobre el desequilibrio ecológico provocado por esta civilización y a esforzarse por encontrar nuevas salidas. "Estableciendo una plataforma de diálogo entre humanos, naturaleza y máquinas", la filosofía de vida exige firmemente el establecimiento de dos estructuras culturales entre humanos y máquinas, la naturaleza ecológica y la naturaleza artificial, para remodelar el valor de la ciencia y la tecnología y el estatus del ser humano. seres. Es una estrategia y un nuevo concepto de diseño ecológico contemporáneo romper con la inundación visual de símbolos morfológicos artificiales de la industrialización de máquinas y recurrir al desarrollo de formas de diseño a partir del estado original de la naturaleza.
Primero, el placer de la forma biónica puede acercar a las personas a la forma de la máquina. La evolución de los organismos biológicos en la naturaleza y la reproducción de las especies son ajustes y adaptaciones que se realizan de manera lógica y regular en el entorno de vida en constante cambio. Todo esto se debe a que la estructura del organismo biológico tiene las condiciones para el crecimiento y la mutación. Puede abandonar funciones antiguas y adaptarse a nuevas funciones en cualquier momento. Los patrones funcionales fijos de las formas creadas por el hombre y los entornos espaciales inhiben el autoajuste y la relación adaptativa entre los humanos y la naturaleza. Por lo tanto, el diseño debe basarse en los atributos naturales y sociales de las personas y maximizar la flexibilidad y adaptabilidad del diseño ecológico para satisfacer las necesidades individuales.
En segundo lugar, las formas biónicas contienen la vitalidad de la vida. Para protegerse y resistir la mutación, la estructura morfológica de los organismos biológicos forma una sensación de expansión de poder, haciendo que las personas sientan una especie de vida y vitalidad conscientes de sí mismas y despertando nuestra conciencia subconsciente de apreciar la vida en esta hermosa y armoniosa. La atmósfera, las personas y la integración y cercanía natural eliminan la ansiedad psicológica de la oposición y hacen que las personas se sientan felices y satisfechas.
En tercer lugar, la singularidad de las formas biónicas enriquece el lenguaje formal del diseño de modelado. La rica estructura corporal, los niveles cambiantes multidimensionales, la ingeniosa decoración cromática y la organización gráfica de innumerables vidas orgánicas (animales y plantas) en la naturaleza, así como su forma de vida, lenguaje corporal, características de voz y capacidad de equilibrio proporcionan nuevos diseños para nuestro diseño de formas artificiales. Métodos y reglas de belleza. Las características perceptivas de la comunicación con las personas reflejadas en los organismos vivos nos darán nuevas revelaciones.
Cuando la maquinaria terrestre está en funcionamiento, la adhesión del suelo a las partes que entran en contacto con él reduce gravemente la eficiencia de la producción, lo que se ha convertido en un problema técnico importante que debe resolverse con urgencia. Ciertos organismos, especialmente los animales del suelo, tienen excelentes funciones de reducción de la adhesión y desorción después de cientos de millones de años de optimización evolutiva. El estudio en profundidad de las leyes fisiológicas y los mecanismos de reducción de la adhesión y desorción de los animales del suelo resolverá los problemas del suelo en el. Problemas de adherencia de las piezas de trabajo de la maquinaria terrestre. Este proyecto ha llevado a cabo una investigación profunda y sistemática en esta área y logró los siguientes resultados:
1. El cultivo en laboratorio de escarabajos peloteros se llevó a cabo con éxito durante más de 30 días y sus múltiples características morfológicas. fueron revelados sistemáticamente.
2. Inicialmente se estableció la estructura del modelo de adhesión del suelo y se estudió el problema de adhesión del suelo mediante análisis espectral, análisis fractal, algoritmo genético y otros métodos.
3. El muro de arado biónico no liso diseñado y desarrollado puede reducir la resistencia a la agricultura entre un 15 % y un 18 % y ahorrar el consumo de combustible entre un 5,6 % y un 12,6 %. Utilizando acero ZG25Mn2 y ZG75Mn13 como sustratos, se prepararon dos superficies resistentes al desgaste de gradiente biónico. El material compuesto de matriz polimérica desarrollado, cuando se agrega el material de refuerzo externo dentro de un cierto rango (generalmente no más del 10%), el rendimiento del desgaste abrasivo mejora significativamente y su rendimiento de desorción y reducción de arrastre mejora considerablemente en comparación con el contacto tradicional con el suelo. materiales (acero).
4. Para la hoja topadora curvada biónica no suave diseñada y desarrollada, para arcilla negra con un contenido de humedad del 28,3%, la hoja topadora no suave reduce la resistencia entre un 13,1% y un 32,9% en comparación con la hoja topadora curvada no suave. hoja lisa.
5. Según el principio de electroósmosis biónica, el cubo de carbón por electroósmosis biónica desarrollado resuelve eficazmente el problema de la adhesión y el bloqueo del carbón. La tecnología de desorción biónica flexible se utiliza en camiones mineros que transportan carbón para evitar eficazmente que el carbón se pegue y se congele.
Con las necesidades de producción y el desarrollo de la ciencia y la tecnología, desde la década de 1950, la gente se ha dado cuenta de que los sistemas biológicos son una de las principales formas de desarrollar nuevas tecnologías y consideran conscientemente el mundo biológico como la base. para diversas ideas técnicas, principios de diseño y la fuente de invenciones creativas. La gente utiliza la química, la física, las matemáticas y los modelos técnicos para realizar investigaciones en profundidad sobre los sistemas biológicos, lo que ha promovido el gran desarrollo de la biología y ha logrado rápidos avances en el estudio de los mecanismos funcionales de los organismos. En este punto, las criaturas simuladas dejan de ser una fantasía fascinante y se convierten en un hecho realizable. Los biólogos e ingenieros colaboraron activamente y comenzaron a utilizar el conocimiento adquirido en el mundo biológico para mejorar equipos técnicos y de ingeniería antiguos o crear nuevos. La biología comenzó a ingresar en las filas de la innovación tecnológica y la revolución tecnológica en todos los ámbitos de la vida, y primero logró el éxito en sectores militares como el control automático, la aviación y la navegación. Por lo tanto, las disciplinas de la biología y la tecnología de la ingeniería se combinaron e interpenetraron para dar origen a una nueva ciencia: la biónica.
Como disciplina independiente, la biónica nació oficialmente en septiembre de 1960. La primera conferencia sobre biónica la celebró la Fuerza Aérea de los EE. UU. en la Base de la Fuerza Aérea de Dayton en Ohio. El tema central discutido en la reunión fue "¿Se pueden utilizar los conceptos obtenidos del análisis de sistemas biológicos en el diseño de sistemas artificiales de procesamiento de información?" Steele llamó a la ciencia emergente "Biónica", que en griego significa estudio de la vida. Función En 1963, mi país tradujo "Biónica" como "biónica". Steele define la biomímesis como “la ciencia de construir sistemas técnicos que imiten los principios de los sistemas biológicos, o de hacer que los sistemas técnicos artificiales tengan o se parezcan a características biológicas”. En definitiva, la biónica es la ciencia de imitar seres vivos. Para ser precisos, la biónica es el estudio de la estructura, las características, las funciones, la conversión de energía, el control de la información y otras características excelentes de los sistemas biológicos, y su aplicación a los sistemas técnicos, la mejora de los equipos de ingeniería técnica existentes y la creación de otros nuevos. sistemas técnicos como procesos tecnológicos, configuraciones de edificios y dispositivos de automatización. Desde una perspectiva biológica, la biónica es una rama de la "biología aplicada"; desde una perspectiva de tecnología de ingeniería, la biónica proporciona nuevos principios y nuevas tecnologías para el diseño y construcción de nuevos equipos técnicos basados en el estudio de sistemas biológicos y nuevos enfoques. La gloriosa misión de la biónica es proporcionar a la humanidad los sistemas técnicos más confiables, flexibles, eficientes y económicos que se acerquen a los sistemas biológicos y beneficien a la humanidad.
Las arañas son uno de los artrópodos más comunes en la naturaleza. Hay más de 35.000 tipos en el mundo, entre ellas arañas fantasma, arañas de telaraña, arañas de hierba, arañas lobo, arañas de flores... cielo hasta la tierra, desde Se puede encontrar en todas partes, desde la tierra hasta el mar. La mayoría de las arañas pueden tejer seda y tejer telarañas. Las telas de araña no solo son ingeniosas y complejas, sino también completamente funcionales, sofisticadas y repletas de trampas. Hay líneas de comunicación, líneas de alarma, rutas de viaje, comedores, salones de bodas y guarderías. , etc. en la web, como un laberinto mágico. Las arañas tienen una relación estrecha con los humanos. Las arañas que viven en los campos son "guardianes" leales que defienden los cultivos: las arañas saltarinas patrullan el suelo; las arañas orbe y las arañas que anidan construyen telas en las hojas de las plantas y las arañas lobo de agua bloquean la superficie del agua. No importa si vuelan por el cielo, corren por el suelo o nadan en el agua, plagas como los saltamontes, los saltamontes, los barrenadores, los pulgones, los barrenadores del arroz, las moscas del arroz, las moscas y los mosquitos no pueden escapar de la red tendida por muchas arañas. El estudio de los misterios de los distintos comportamientos de las arañas tiene una gran importancia práctica para la vida humana, la biónica y la alta tecnología.
El misterio de la depredación de las arañas y la navegación espacial
Después de que la araña teje una red, "espera y espera" para capturar insectos. Esta eficiencia de captura pasiva es bastante alta. desconcertado por esto. Posteriormente, biólogos de la Universidad de Yale en Estados Unidos descubrieron accidentalmente el misterio.
Al estudiar la evolución de determinadas especies de arañas, descubrieron que las telas de araña se reflejan especialmente contra la luz ultravioleta. ¿Es este el secreto de por qué las arañas atrapan insectos? Colocaron dos telas hechas por la misma araña en diferentes lugares, una tela fue iluminada con luz ultravioleta y la otra tela fue iluminada con luz visible que no contenía luz ultravioleta. Se descubrió que un grupo de moscas de la fruta colocadas intencionalmente en el interior en realidad volaron hacia la primera red. Los científicos teorizan que las moscas de la fruta pensaron erróneamente que volaban hacia el cielo azul porque la primera red reflejaba suficiente luz ultravioleta.
Lo que es aún más interesante es que las arañas también ajustan las propiedades ópticas de sus telas a medida que evolucionan. Las razas con niveles evolutivos más bajos están acostumbradas a construir redes en lugares oscuros y sus redes se caracterizan por un fuerte reflejo de la luz ultravioleta. Algunas arañas con niveles evolutivos más altos se mueven de lugares oscuros a lugares más brillantes.
De esta manera, habrá un problema con la caza de la araña. Si todavía refleja una gran cantidad de luz ultravioleta en su red como lo hacía en el pasado, hará que el insecto sienta que hay algunos obstáculos en lugar de un cielo azul. frente a él. El insecto no se rendirá después de ver a través de la intención de la araña. La red está atrapada. Sin embargo, tan alto como es el Tao, también lo es el diablo. Las arañas altamente evolucionadas pueden construir redes que no reflejan mucha luz ultravioleta. La mayor parte de este tipo de telarañas no refleja la luz ultravioleta, y la luz ultravioleta que ya existe en lugares más brillantes hace que los insectos piensen erróneamente que todavía es un cielo azul. Lo que es aún mejor es que, dependiendo de la especie de insecto, las arañas también lo harán. El número y distribución de estos nodos se ajustan durante la nueva red.
La estructura de las telas de araña también tiene misterios. Mucha gente ha visto insectos luchando desesperadamente sobre las telas de araña. La telaraña permanece intacta después de tal lanzamiento, lo que indica que tiene una gran resistencia y flexibilidad. También es un misterio el origen de estas propiedades.
Investigadores de la Universidad de Oxford han descubierto que las telas de araña están hechas de dos tipos diferentes de hilos de seda entrelazados. Lo primero que hay en la malla es un hilo lineal seco, que es la línea principal y soporte de la malla. Solo se puede estirar un 20% más que el original como máximo y se romperá si se vuelve a estirar. Junto al hilo de seda recto hay otro hilo en espiral adhesivo, que se usa especialmente para capturar insectos. Se puede estirar hasta 4 veces su tamaño original y no se caerá después de volver a su forma original. Bajo un microscopio electrónico de alta potencia, se puede ver que los hilos en espiral están rodeados por una capa de gotas de líquido coloidal. El 80% del líquido es agua y el resto es una mezcla de grasas, aminoácidos y azúcares. Cada gota contiene una bola de hilo de seda. Cuando el insecto capturado lucha por estirar el hilo, la bola dentro de la gota se expande para aumentar la longitud del hilo. Cuando la presa deja de luchar, la bola de seda se recuperará automáticamente.
El físico Donald Edmonds y el biólogo Fritz Folaert de la Universidad de Oxford, Reino Unido, y la ingeniera estructural Lorraine Lin de Irving Allup Partners en Londres. Recientemente, se han utilizado modelos informáticos para analizar más a fondo la telaraña y revelar la Secretos de su estructura.
Si la telaraña no puede disipar la energía del movimiento de los insectos que vuelan hacia la red, los insectos la atravesarán o serán expulsados de la red como si rebotaran en un trampolín, dijo Edmonds. En este modelo de computadora, descubrimos inesperadamente que la amortiguación aerodinámica tiene un gran impacto en la captura de estos insectos, y la energía del movimiento se disipa a medida que toda la red flota hacia arriba y hacia abajo en el aire".
Para confirmar sus hallazgos mediante modelos informáticos, el equipo de tres personas reprodujo el experimento de simulación en el laboratorio. Utilizaron un cañón de pequeño calibre para disparar bolitas de espuma contra telas de araña reales y midieron sus efectos. En esta escala experimental, descubrieron que el aire alrededor de la telaraña parecía tener una fuerte "viscosidad", similar a la sensación de tirar de una cuerda en el agua.
También midieron la presión de equilibrio y la tensión de la forma geométrica única de la telaraña. Se encontró que la fuerza se distribuía sobre toda la superficie de la malla. Creen que este principio científico de la fabricación de redes tendrá un valor práctico y orientador para construir estructuras similares a tiendas de campaña con muchas cuerdas.
No hace mucho, bioquímicos de la Universidad de Liverpool en Reino Unido extrajeron el veneno de una araña venenosa que vivía en las orillas del río Amazonas en América del Sur. La peculiaridad de este jugo venenoso es que no mata a sus presas (insectos, pájaros y roedores), sino que sólo anestesia y deja a los pequeños animales envenenados en coma durante mucho tiempo, permitiéndoles tener reservas de alimento vivo durante mucho tiempo.
Ahora, bioquímicos de la Universidad de Liverpool han resintetizado una sustancia hipnótica inofensiva basada en el veneno de esta araña venenosa sudamericana. Planean utilizar este compuesto en astronautas, para que los astronautas puedan permanecer en estado latente durante los largos y aburridos viajes interestelares en el futuro, extendiendo así su vida útil para que puedan completar distancias ultralargas que actualmente están mucho más allá del alcance de duración de la vida humana sola.
Seda de araña y fibras químicas ampliamente utilizadas
Hay 6 hileras en el extremo posterior del abdomen de la araña que están conectadas a 3 pares de procesos de huso en la superficie del cuerpo, y allí. Hay más de 1.000 husillos en los procesos. Un agujero fino. Al tejer la red, se expulsa moco compuesto principalmente por una proteína fibrosa. Se convierte en filamentos resistentes cuando encuentra aire. Luego, la araña usa los pelos del peine en el exterior de la parte metatarsiana del cuarto par de patas y los procesos de garra al final para girar, peinar, tirar y torcer para hilar la seda que se usa para construir redes. La longitud de la seda extraída de 200 gramos de moco puede rodear el ecuador terrestre; más de 1.000 filamentos están combinados en una sola hebra y su diámetro es sólo 1/10 de un cabello humano.
La seda de araña es de gran utilidad para los humanos. Los antiguos griegos usaban seda de araña para envolver las heridas y detener el sangrado. Los libros de medicina chinos registran que la seda de araña se usa para tratar llagas sangrantes y llagas venenosas. La gente también usa la seda de araña para hacer guantes, sombreros, bolsos, medias, etc. fuertes y suaves, que son exquisitos y duraderos. La seda de araña es tan delgada como cinco milésimas de milímetro y los humanos la utilizan como punto de mira en las lentes de instrumentos ópticos de precisión para ayudar a apuntar. Inspirándose en los procesos del huso de araña, los biomimistas crearon modernas hileras de fibras artificiales.
Según el análisis químico, la fina y resistente seda de araña está determinada por la proporción de composición de aminoácidos de la proteína de la fibra de seda. Los tecnólogos británicos están utilizando tecnología de ingeniería genética para producir seda de araña basándose en la composición y proporción de esta seda, con el fin de crear artificialmente materiales de seda de araña ligeros y a prueba de balas con el mismo alto rendimiento que la seda de araña natural.
Los investigadores estadounidenses también están muy interesados en las fibras químicas más finas de la naturaleza. Están interesados en la extensibilidad, robustez, estructura y función únicas de la seda de araña, y en el hecho de que una araña puede secretar seis usos diferentes. alambre, seda para ahorcarse, seda para guardería, salón de bodas, cable de alarma de comunicación, camino)