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从大自然中寻找灵感 工业设计新突破 |
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| http://cn.newmaker.com
10/31/2006 10:03:00 AM
佳工机电网
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对工业设计界来番调查，你就能看到来自自然的翻版：一款梅塞德斯奔驰的汽车酷似热带箱鱼的外形，电脑的风扇象一个贝壳，或者类似白蚁堆的通风孔。
但这些并不是一些游戏之作而已。科学家将其称其为“生物仿生”（biomimicry），意思是灵感源自自然的人工设计。
尽管它还不够流行，但生物仿生确是企业与高校研发实验室里面快速发展的一门学问，因为一些人认为，它可能帮助全球能源问题，减少浪费，提高能源的可持续性利用。
Benyus上周在加州大学哈斯商学院说：“现在无疑是生物仿生世界的春天，其中一个原因便是我们准备倾听自然界的创意。”
Benyus举例说，“第七代”清洁用品公司最近就找到她，寻求自然清洁的解决之道，德国科学家Wilhelm Barthlott 提出了一个方案，也就是荷花效应。
Wilhelm Barthlott 研究发现，荷叶表面的微型凸起可以让雨水形成球状，并且让雨水将自己表面的脏东西带走，从而保持页面的清洁与干燥。这种微型结构已经成为油漆，清洁家具的一个创意灵感。
Benyus说：“当我们谈起清洁公司，我们很难想象它不能没有清洁剂。生物仿生真的可以改变我们对自然世界的感知。”
和自然世界一样，生物仿生的创意似乎无穷无尽。象仿照树叶设计的太阳能蓄电池，源自壁虎腿设计的防滑表面，借鉴了鬼蟹的矿井搜索与救援的机器人。
去年，戴姆勒克莱斯勒甚至展示了一款基于热带箱鱼设计的概念车，箱鱼的外形极大的符合了空气动力学原理，能够节约能耗。
众多的高校在从事生物仿生的研究，其中包括麻省理工，伯克利大学以及新墨西哥大学。比如，伯克利大学的“Ciber ”生物仿生研究中心就相当的出名。
Ciber 中心的主任Robert Full 表示，这个中心的研究覆盖了24个学科的知识，横跨几个系，比如机械工程，心理学，生物与生物工程学。
中心的研究人员正在研究“妖艳吉丁虫”（jewel beetle）灵敏的红外线感知功能。为了找到刚刚烧焦的树木产下它的卵，这种甲虫的感应器能够感知到50公里以外的热流。
美国军方的红外线感应器能够执行类似的功能，但在使用之前，感应器必须处于极冷的温度下才行，而妖艳吉丁虫却可以在常温下完成这一任务。伯克利的科学家们正在仿制这种甲虫的感应器。
伯克利的科学家们还根据壁虎的抗重力腿部结构发明了微型纤维，它们能够在近乎垂直的表面吸附住物体。
Benyus说，生物仿生能够模仿生物的外形，功能方式以及生态环境。
生物仿生学上的新发现可以在其它领域发挥大用处。比如，MR3 医疗研究系统公司的Irving DeVoe博士在研究了病菌性脑膜炎以后发现，这种病菌可以清除铁物质，他重新建立了一套系统来模仿这一流程，结果很轻松的吸走了特定的金属物质，这一发现给废水处理或者垃圾掩埋找了一个新途径。
澳大利亚的科学家正在调查哪些生物在对抗细菌生长方面有一套，他们发现，一种红海藻类释放的分子可以阻止细菌在其表面生长。
这一发现可以在船只的油漆，隐形眼镜的清洁方面有所应用。
Benyus表示，生物仿生最难的，最重要的领域就是研究自然生态系统如何维持自己。
许多的科学家在从事这方面的研究，比如亚利桑那州立大学的Tom Moore 正在研制一种太阳能电池，它能够模仿模仿树叶的光合作用。
哈佛大学的Sheila Kennedy是“KVA MATx”便携光源项目的成员，这个项目正在将太阳能电池缝合进纺织原料之中，以便在白天搜集太阳能。
在夜间，这些织物便可以提供照明所需的能源。
通过研究海藻以及金枪鱼，“生物电系统”公司在寻找新能源方面有了重大的发现，公司计划在2009年推出相关的产品。
还有的研究人员正在试图找到处理已经释放到大气中的二氧化碳的方法。新墨西哥公司想到了用石灰石，而一家名为“Novomer ”公司则希望将二氧化碳转化为碳基聚合物。
生物仿生还可以降低建筑物内的能耗。目前，世界上有50% 的二氧化碳是由建筑物释放的，汽车为25% ，因此建筑物的节能成为大家关注的一个焦点。
美国建筑师学会已经制定了一个名为“2030年挑战”的协议，这个协议规定，美国新城市的建筑物的二氧化碳排放量必须比现有水平降低一半，到2030年，所有新建或者改建的建筑物的二氧化碳的排放量必须达标。
津巴布韦的一栋建筑就采用了这一规范，这栋建筑没有空调或者暖气，它的通风孔很象当地的白衣堆上的通风孔，同等规模的建筑要多消耗90% 以上的能源。
麻省理工大学和一家叫做Qinetiq 的公司正在开发一种无水泵的集水箱，传统的水泵系统耗费了大量的电力。
科学家从本地的一种甲虫那里找到了希望，这种甲虫可以在沙漠中搜集雾水。利用自然界的螺旋形构造，比如贝壳，Pax Scientific公司开发出了水泵以及电脑风扇等产品。
这样的设计可以降低90% 的能耗。
Benyus说：“自然界无疑是成功的，它正在养育我们这一代以及子孙万代，这又是一项艰巨的任务。我们正在处于一个前所未有的时代，但我们可以从大自然那里获得智慧。”
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