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灵感源自自然的九大新型材料
http://www.100md.com 2013年6月1日 《百科知识》2013年第11期
     大自然似乎已经搞定了一切,它聪明、高效,且极具创新性,这也是世界各地的科学家和工程师争相在他们的实验室里模仿大自然的原因。与模仿大自然有关的研究领域被称为仿生学,下面这些例子充分展现了仿生学到底有多么广阔的发展前景。

    1.类似海参皮肤的医学材料

    把电极植入到大脑里有助治疗神经系统疾病,但是植入物如果是硬塑料则会大大削减治疗效果。美国科学家从海参皮肤研究中找到了解决方案。根据周围环境的变化,海参的皮肤会从像海绵一样柔软的状态变得非常坚硬。科学家制成一种纤维,没有水时,这种可变形医学材料就会变硬,然而一旦遇水,它就会变得非常柔软。

    2.利用真菌生产的可降解材料

    美国一家公司利用真菌把农业肥料转变成壳素,这是真菌类在消化时产生的一种坚硬的纤维。利用这种纤维可以生产多种产品,从家具和电脑配件,到更加先进的复合材料。这是利用来自自然的真菌将垃圾转变成可降解材料的有益尝试。

    3.模仿病毒的自我组合能力

    美国麻省理工学院的材料学家利用“自组装技术”,让一种没有危害的病毒自我组合成电池、晶体管等纳米级电子元件。其原理在于,在特殊蛋白质的控制下,病毒可以自动地首尾相连,形成一种纳米级别的生物导线,可以用来制造电池的电极和导线。采用病毒作为电极和导线后,电池一下子就变得很小了,而且这种电池具有透明、柔软和可折叠的优点。

    4.根据自然分解过程制成废水处理系统

    蚯蚓和甲虫可以分解森林里的有机物,这促使澳大利亚一家公司找到了一种新的污水处理方法,即利用活的“腐殖质”。这种生物废水处理系统完全不使用化学物质,处理废物的效率比化粪池强10倍。

    5.根据生物细胞形成组织制成新建筑材料

    奥地利建筑师受到生物细胞形成组织的工作原理的启发,设计出用聚氯乙烯或者热塑性聚氨酯弹性体制成的充气“细胞”。这些“细胞”其实就是一个个组件,能够组成任何人们想要的结构。这些“细胞”都是密封、防火并可阻挡太阳辐射的,而且每个“细胞”之间都有隔膜,因此即使有一个“细胞”受损,其余部分仍能继续支撑整个结构。

    6.根据珊瑚结构设计出“绿色水泥”

    传统的水泥生产会释放出很多二氧化碳,然而美国一家公司研发的技术将彻底改变这一现状。他们是受到珊瑚中镁和钙超微结构的启发,找到了生产“绿色水泥”的新方法。每吨“绿色水泥”能够封存多达1吨的二氧化碳。

    7.向植物学习

    二氧化碳在许多人眼中是一种应致力减排的温室气体,但对于植物则不然,二氧化碳是植物生长不可或缺的能量之源。美国一家绿色塑料制造公司同样把二氧化碳视为一种能源,他们利用一种催化剂,把乙醇生产过程中产生的二氧化碳与一种石化材料相结合,生产出了塑料。

    8.根据捕蝇草制成的新型聚合物表面

    维纳斯捕蝇草的表面有一层细小的绒毛,当被外物触到时,会促使捕蝇草的叶子由向里凹变成向外凸,从而困住猎物。美国科学家模仿捕蝇草的工作原理,研制出一种新奇的聚合物表面。这种聚合物表面覆盖着微型透镜,这些透镜在外物碰触到时,会从凸面变成凹面,从而使聚合物的吸附行为立即发生改变。

    9.模仿海洋生物

    即便是“防水”绷带,遇到水也会部分失效。美国科学家为了找到一种能让人造黏性贴片更好地粘贴在潮湿表面上的方法,仔细观察了蚌类等海洋生物体是如何让自己在水中固定不动的。蚌类会产生被称为足丝的细丝,它们非常结实,而且能够粘贴在石蜡、玻璃、骨头和金属表面上。科学家对蛋白质进行处理,让它们模仿蚌类的工作原理,利用这种方法生产的黏合剂可以在水下使用。

    【责任编辑】庞 云 (杨孝文)