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九大仿生应用：翠鸟嘴巴帮日本新干线降噪(图) 2011-08-28

　　北京工夫8月24日消息，对于想象中的优雅和高效，自然界永远是我们学习的对象。和我们现有的技术相比，大自然在解决一些关键问题时采用的方法经常比我们的更高效，更长久，可自我维持并且一般也更加可靠，更加敏捷，更加轻巧。

　　工程师们希望从大自然的鬼斧神工中寻找启示，于是仿生学应运而生。这门学科拥有悠久的历史，至少在15世纪时就已经出现，当时达芬奇曾解剖鸟类，试图以此为蓝本想象一种“飞行机器”。以下列举一些得益于自然界启示的工程应用实例：

　　1、翠鸟和新干线

翠鸟和新干线

　　日本的工程师们成功地制造出了新一代新干线列车，其运行时速超过320公里，但是当列车高速行驶时其产生的噪音超过了环境标准，这是由于列车高速通过狭窄的车道时将产生音爆效应。

　　这一问题的一部分原因是列车的车头是子弹型，因此它会“推挤”前方的空气而非“切穿”过去。为了解决这个问题，工程师们从翠鸟的嘴巴上得到了灵感，这种鸟类在冲向水中捕鱼时只会溅起很少的水花。

　　观察发现，翠鸟拥有一个流线形的长长鸟嘴，其直径逐渐增加，以便让水流顺畅向后流淌。通过仿生学想象，工程师们对子弹车头进行重新改造，西日本铁路公司制造出了500系列列车，并于1997年投入运用。实践证明这种列车的车速比起原有想象提升了10%，而电力消耗降低了15%，而噪音水平也有了显著下降。

　　2、和树木一样强健

和树木一样强健

　　树木和骨骼都拥有相对较轻却高强度的特征。为了使应力均匀分布，树木会在最重要的受力点增加重量，而骨骼会在不需要的地方去除不必要的物质以便减轻整体重量。工程师们从树木和骨骼的结构中得到启发，将灵感运用到软件想象中，以便完成减重并增加材料表现水平。

　　梅赛德斯公司推出的一款概念车想象采用了轻质骨架，便是从树木和骨骼结构中得到了灵感。尽管这款名为“Bionic”的低排量汽车从未投入大批量消费，但是该公司确实将这些理念运用到了之后的多款量产型汽车想象中。

　　3、可弯折、可自我修复的混凝土

可弯折，可自我修复的混凝土

　　我们的身体如果受伤出血，我们可能需要护创膏，但那已经算是比较严重的划伤了。我们体内的血液循环系统会飞快反应，修复创口。

　　美国密歇根大学的科学家们从这一点得到灵感，想象出了能自我修复划痕的混凝土。他们采用特别的微纤维，而不是传统运用的粗糙砂石来用于水泥的加固。加入了微纤维的混凝土即便在弯折的情况下也只会出现头发丝粗细的细微裂缝，而不是破坏性的大裂缝。并且更妙的是，一旦出现裂口，其丰富的纤维便会从周遭空气中吸收水汽，从而使“创口”变得柔软，并逐渐“愈合”，修复裂隙。与此同时，水泥中的钙离子也会从空气中吸收水汽和二氧化碳，生成碳酸钙，这是贝壳的化学成分。经过这样一些列自发的修复和再加固过程，弯折后的混凝土结构牢固如初。

　　尽管现在这种具备自我修复功能的混凝土价格相当于普通混凝土的3倍，但是从建筑寿命和安全性的长远考虑，仍旧是一种更加经济的选择。

　　4、像鲨鱼那样对抗细菌