壁虎的教育粘合剂,壁虎的脚与粘合剂有什么关系?

大家好,今天小编关注到一个比较有意思的话题,就是关于壁虎的教育粘合剂的问题,于是小编就整理了2个相关介绍壁虎的教育粘合剂的解答,让我们一起看看吧。

某些蛆虫拥有弹跳到空中的能力,这到底是如何实现的?

尽管很难想象蛆虫等蠕动爬行的动物拥有跳跃相关的能力,但杜克大学的科学家们,还是对黄花瘿蚊的幼虫进行了一番细致的观察。

壁虎的教育粘合剂,壁虎的脚与粘合剂有什么关系?

由高速摄像机拍摄的画面来看,这种蛆虫确实能够跃过远超其身体长度的距离,这就是所谓的“瞬态腿”功能。

此前,科学家们已经通过现代高速摄像机捕捉过许多有趣的生物学知识,比如研究毒蛇、闪电、甚至人类是如何打喷嚏的。

【科学家不断向自然界寻找灵感。图自:杜克大学,via New Atlas】


杜克大学的这项研究,希望揭示可追溯到几十年前的一个神秘理论,即黄花瘿蚊的幼虫,到底是如何上演这般跳动的杂技的。

科学家称,其实早在 50 年前,大家就已经知晓了无腿幼虫的跳跃能力,只是不清楚它们到底是如何弹离地面的。

集合高速摄像技术与扫描电子显微镜,现在我们终于得以揭开其中的一些秘密。该研究团队使用了每秒 20000 帧的摄像参数,并经历了无数个小时来采集素材。

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【Leaping Larvae】


观测期间,这种微小的蠕虫经常跳出了框架,最远距离甚至可达自身体长的 30 倍。镜头显示,它们可以卷曲身体,将头部和尾巴形成一个环状的弓形。

为实现这一点,蛆虫会将皮肤粘合到一起,将体内的流体聚集在尾部,直到粘合剂断裂。此时,铰链机构大约在其身体上方的三分之一处起到了“瞬态腿”的作用。

在释放的一瞬间,其力道可以传递到地板、推动蜗杆并飞向空中。此外电子显微镜图像显示,其皮肤粘性部分呈指状鳞片状,与壁虎脚上的粘性表面极其相似。

【电镜扫描下的鳞片结构。图自:Duke SMIF / Grace Farley】


显然,这可以让蛆虫实现粘性互锁,利用类似壁虎的微弱电磁吸引力。至于蠕虫为何选择将自己弹射到空中、而不是简单地爬过水面,科学家猜测这种运动方法的能量效率是后者的大约 28 倍。

当然,弹跳的技能也可带来其它益处,比如让蛆虫更好地躲避捕食者。最终,这项研究不仅加深了我们对无腿幼虫和其它昆虫的类似动作的理解,还为软体机器人研发提供了新的指导。

有关这项研究的详情,已经发表在近日出版的《实验生物学》(Journal of Experimental Biology)期刊上。原标题为:《Adhesive latching and legless leaping in small, worm-like insect larvae》

人类在什么动物身上得到了什么启发?

这样的例子数不胜数啊。

鲨鱼皮仿生抗菌涂层

医院一直在担心细菌。无论医生和护士多久洗一次手,他们都会无意间将细菌和病毒从一个病人传播到另一个病人身上。据统计,每年有多达10万美国人死于医院感染。可鲨鱼一亿年来却一直保持着体表的光鲜整洁。

与其他大型海洋生物不同,鲨鱼身上不会寄生藻类或藤壶。这种现象引起了工程师们的兴趣,当时美国某公司的一些工程师正在为海军舰船设计一种更好的防藤壶涂层,他们发现鲨鱼被盾鳞覆盖的身体,犹如套上了一层防滑毯,不仅能够对抗水阻,而且还能够让藻类和藤壶无法附着。这些寄生生物需要光滑柔软的表面才能附着,诸如鲸类和某些鱼类的皮肤,而鲨鱼坚硬且不光滑的体表根本不适宜它们寄生。

于是,工程师所在公司便开始探索如何使用鲨鱼皮的概念来制造一种可以防止细菌附着的涂层。如今,该公司生产的鲨鱼皮抗菌膜目前正在医院内进行测试,被用于人接触得最多的各种公共设施表面,诸如电灯开关、手柄等等。似乎效果不错,该公司还将开发用于导管表面抗菌的涂层,以便解决医疗用的各种导管的病原体传染问题。

当然,在这之前,模拟鲨鱼皮结构的游泳装就已经风靡专业运动界。

高速列车的子弹头

1964年,当日本第一条新干线子弹头列车建成,时速190公里/小时。但是,跑得这么快会有令人讨厌的副作用,即每当火车驶出隧道时,都会发出巨大的轰鸣声,招致乘客的抱怨。

当时工程师中津荣治参加了新干线列车的研制,他本人也是鸟类爱好者。他发现高速列车在隧道内行进时在前方推挤空气会形成一堵风墙。当这堵看不到的墙撞到隧道外的空气时,就会因为压力的突然释放产生很大的声音,并给火车施加巨大的压力。在分析问题时,中津认为火车需要像奥林匹克跳水运动员潜水一样在隧道中潜行,于是他从一种潜水的鸟类——翠鸟那里获得了灵感。翠鸟常生活在湖泊和河流上方高高的树枝上,它们捕鱼时会高速射入水中,而且入水时几乎没有涟漪。

中津对火车的头部进行了不同形状的试验,但他发现最好的形状居然几乎与翠鸟的喙相同。如今,日本的高速列车有长长的喙状前鼻,可以帮助列车安静地驶出隧道。实际上,经过改进的版本比之前快乐10%,且节省15%的动力。

魔术贴

如今,魔术贴无处不在,从宇航员服到童鞋都应有尽有。这种粘性材料实际上是受到植物毛刺粘在狗毛上的方式的启发而发明的。1941年,瑞士工程师乔治·德·梅斯特拉在显微镜下观察到了植物的毛刺,发现它们实际上是由数百个细小钩子构成,可钩在头发或衣服上。他以此为基础开发了一种材料,并将其称为维可牢尼龙搭扣(Velcro),是由法语单词“velours”(意为天鹅绒)和“crochet”(意为钩子)组合成的。

壁虎

壁虎利用脚上的纳米级结构完成了反重力的壮举,使得壁虎可以倒挂在光滑的玻璃上。

壁虎可以在墙壁和天花板上行走,因为它们的脚上有密集的突起物,每个突起物都比人类的头发还细,末端是一簇簇细小纤维,可以与物体表面的分子产生较强的范德华力,从而支撑壁虎的体重。

目前科学家正在正在开发一种新的粘合剂,该粘合剂由数百万条塑料纤维制成,模仿壁虎脚在物体表面上黏合和释放的原理,可以承受将近一磅的重量。可能的应用包括攀登装置和医疗设备等等。

另外一些科学家还利用上述原理开发了可以在玻璃墙上攀爬的机器人。

模拟象鼻而制造出来的超级灵活的机械臂

大象的鼻子有4000根肌肉,这使得象鼻可以非常高效地执行很多任务。这让德国的研究者们大受启发开发出一款象鼻机械手,可以抓握并灵活的执行多种任务。

其它的一些动物的启发

  • 模拟鸟类头骨而设计的超坚固建筑材料

  • 根据蝙蝠声呐制作的导盲手杖

  • 根据蝴蝶鳞片原理制作的彩色的阅读电子墨水阅读设备

  • 飞机就是典型的受到动物启发而发明出来的交通工具(至少是那种关于飞行的构想就是来源于鸟类和蝙蝠)

  • 潜艇或许是吸收了鱼鳔的功能

  • 蜂巢的结构启发了不少建筑结构和设备结构的设计


总结

自古以来人类就不断受到动物的启发,从神像中的动物形象到现代的仿生学,无不是人类对于动物能力的羡慕和渴望。人类将超越自身的动物能力转化为为己所用的能力,是人类高级智能表现。与其凭空设想某种形而上的设计,不如采纳大自然经过进化洗礼而设计出来的成品蓝图,“顺其自然”是一种难能可贵的智慧。

到此,以上就是小编对于壁虎的教育粘合剂的问题就介绍到这了,希望介绍关于壁虎的教育粘合剂的2点解答对大家有用。

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