仿生学的资料

动物仿生学

1生物学家通过对蛛丝的研究制造出高级丝线，抗撕断裂降落伞与临

时吊桥用的高强度缆索。船和潜艇来自人们对鱼类和海豚的模仿。

2响尾蛇导弹等就是科学家模仿蛇的“热眼”功能和其舌上排列着一

种似照相机装置的天然红外线感知能力的原理，研制开发出来的现代

化武器。

3火箭升空利用的是水母、墨鱼反冲原理。

4科研人员通过研究变色龙的变色本领，为部队研制出了不少军事伪

装装备。

5科学家研究青蛙的眼睛，发明了电子蛙眼。

6白蚁不仅使用胶粘剂建筑它们的土堆，还可以通过头部的小管向敌

人喷射胶粘剂。于是人们按照同样的原理制造了工作的武器—一块干

胶炮弹。

7美国空军通过毒蛇的“热眼”功能，研究开发出了微型热传感器。

8我国纺织科技人员利用仿生学原理，借鉴陆地动物的皮毛结构，设

计出一种KEG保温面料，并具有防风和导湿的功能。

9根据响尾蛇的颊窝能感觉到℃的温度变化的原理，人类发明了跟踪

追击的响尾蛇导弹。人类还利用蛙跳的原理设计了蛤蟆夯。人类模仿

警犬的高灵敏嗅觉制成了用于侦缉的“电子警犬”。科学家根据野猪

的鼻子测毒的奇特本领制成了世界上第一批防毒面具。

蝴蝶

五彩的蝴蝶颜色粲然，如重月纹凤蝶、褐脉金斑蝶等，尤其是萤

光翼凤蝶，其后翊在阳光下时而金黄，时而翠绿，有时还由紫变蓝。

科学家通过对蝴蝶色彩的研究，为军事防御带来了极大的稗益。在二

战期间，德军包围了列宁格勒，企图用轰炸机摧毁其军事目标和其他

防御设施。苏联昆虫学家施万维奇根据当时人们对伪装缺乏认识的情

况，提出利用蝴蝶的色彩在花丛中不易被发现的道理，在军事设施上

覆盖蝴蝶花纹般的伪装。因此，尽管德军费尽心机，但列宁格勒的军

事基地仍然无恙，为赢得最后的胜利奠定了坚实的基础。根据同样的

原理，后来人们还生产出了迷彩服，大大减少了战斗中的伤亡。

人造卫星在太空中由于位置的不断变化可引起温度骤然变化，有时温

差可高达两、三百度，严重影响许多仪器的正常工作。科学家们受蝴

蝶身上的鳞片会随阳光的照射方向自动变换角度而调节体温的启发，

将人造卫星的控温系统制成了叶片反两面辐射、散热能力相差很大的

百叶窗样式，在每扇窗的转动位置安装有对温度敏感的金属丝，随温

度变化可调节窗的开合，从而保持了人造卫星内部温度的恒定，解决

了航天事业中的一大难题。

甲虫

甲虫自卫时，可喷射出具有恶臭的高温液体“炮弹”，以迷惑、

刺激和惊吓敌害。科学家将其解剖后发现甲虫体内有3个小室，分别

储有二元酚溶液、双氧水和生物酶。二元酚和双氧水流到第三小室与

生物酶混合发生化学反应，瞬间就成为100℃的毒液，并迅速射出。

这种原理目前已应用于军事技术中。二战期间，德国纳粹为了战争的

需要，据此机理制造出了一种功率极大且性能安全可靠的新型发动

机，安装在飞航式导弹上，使之飞行速度加快，安全稳定，命中率提

高，英国伦敦在受其轰炸时损失惨重。美国军事专家受甲虫喷射原理

的启发研制出了先进的二元化武器。这种武器将两种或多种能产生毒

剂的化学物质分装在两个隔开的容器中，炮弹发射后隔膜破裂，两种

毒剂中间体在弹体飞行的8—10秒内混合并发生反应，在到达目标

的瞬间生成致命的毒剂以杀伤敌人。它们易于生产、储存、运输，安

全且不易失效。萤火虫可将化学能直接转变成光能，且转化效率达

100%，而普通电灯的发光效率只有6%。人们模仿萤火虫的发光原

理制成的冷光源可将发光效率提高十几倍，大大节约了能量。另外，

根据甲虫的视动反应机制研制成功的空对地速度计已成功地应用于

航空事业中。

蜻蜓

蜻蜓通过翅膀振动可产生不同于周围大气的局部不稳定气流，并

利用气流产生的涡流来使自己上升。蜻蜓能在很小的推力下翱翔，不

但可向前飞行，还能向后和左右两侧飞行，其向前飞行速度可达72

公里/小时。此外，蜻蜓的飞行行为简单，仅靠两对翅膀不停地拍打。

科学家据此结构基础研制成功了直升飞机。飞机在高速飞行时，常会

引起剧烈振动，甚至有时会折断机翼而引起飞机失事。蜻蜓依靠加重

的翅膀在高速飞行时安然无恙，于是人们效仿蜻蜓在飞机的两翼加上

了平衡重锤，解决了因高速飞行而引起振动这个令人棘手的问题。

为了研究滑翔飞行和碰撞的空气动力学以及其飞行的效率，一个四叶

驱动，用远程水平仪控制的机动机翼〔翅膀〕模型被研制，并第一次

在风洞内测试了各项飞行参数。

第二个模型试图安装一个以更快频率飞行的翅膀，到达每秒18次震

动的速度。有特色的是，这个模型采用了可变可调节前后两对机翼之

间相差的装置。

研究的中心和长远目标，是要研究使用“翅膀”驱动的飞机表现，以

及与传统的螺旋推动器驱动的飞机效率的比较等等。

苍蝇

家蝇的特别之处在于它的快速的飞行技术，这使得它很难被人类

抓住。即使在它的后面也很难接近它。它设想到了每一种情况，非常

小心，并能快速移动。那么，它是怎么做到的呢？

昆虫学家研究发现，苍蝇的后翅退化成一对平衡棒。当它飞行时，平

衡棒以一定的频率进行机械振动，可以调节翅膀的运动方向，是保持

苍蝇身体平衡导航仪。科学家据此原理研制成一代新型导航仪——振

动陀螺仪，大在改良了飞机的飞行性能，可使飞机自动停止危险的滚

翻飞行，在机体强烈倾斜时还能自动恢复平衡，即使是飞机在最复杂

的急转弯时也万无一失。苍蝇的复眼包含4000个可独立成像的单眼，

能看清几乎360度范围内的物体。在蝇眼的启示下，人们制成了由

1329块小透镜组成的一次可拍1329张高分辨率照片的蝇眼照像机，

在军事、医学、航空、航天上被广泛应用。苍蝇的嗅觉特别灵敏并能

对数十种气味进行快速分析且可立即作出反应。科学家根据苍蝇嗅觉

器官的结构，把各种化学反应转变成电脉冲的方式，制成了十分灵敏

的小型气体分析仪，目前已广泛应用于宇宙飞船、潜艇和矿井等场所

来检测气体成分，使科研、生产的安全系数更为准确、可靠。

蜂类

蜂巢由一个个排列整齐的六棱柱形小蜂房组成，每个小蜂房的底

部由3个相同的菱形组成，这些结构与近代数学家精确计算出来的

——菱形钝角109○28’，锐角70○32’完全相同，是最节省材料的

结构，且容量大、极坚固，令许多专家赞叹不止。人们仿其构造用各

种材料制成蜂巢式夹层结构板，强度大、重量轻、不易传导声和热，

是建筑及制造航天飞机、宇宙飞船、人造卫星等的理想材料。蜜蜂复

眼的每个单眼中相邻地排列着对偏振光方向十分敏感的偏振片，可利

用太阳准确定位。科学家据此原理研制成功了偏振光导航仪，被广泛

用于航海事业中。

其它

跳马蚤的跳跃本领十分高强，航空专家对此进行大最研究，英国

一飞机制造公司从其垂直起跳的方式受到启发，成功制造出了一种几

乎能垂直起落的鹞式飞机。现代电视技术根据昆虫单复眼的构造特

点，造出了大屏幕彩电，又可将一台台小彩电荧光屏组成一个大画面，

且可在同一屏幕上任意位置框出某几个特定的小画面，既可播映相同

的画面，又可播映不同的画面。科学家根据昆虫复眼的结构特点研制

成功的多孔径光学系统装置，更易于搜索到目标，已在国外一些重要

武器系统中应用。根据某些水生昆虫的组成复眼的单眼之间相互抑制

的原理，制成的侧抑制电子模型，用于各类摄影系统，拍出的照片可

增强图像边缘反差和突出轮廓，还可用来提高雷达的显示灵敏度，也

可用于文字和图片识别系统的预处理工作。美国利用昆虫复眼加工信

息及定向导航原理，研制了具有很大实用价值的仿昆虫复眼的末制导

导引头的工程模型。日本利用昆虫形态及特性开发研制了六足机器人

等工学机器和建筑物的新构造方式。

昆虫在亿万年的进化过程中，随着环境的变迁而逐渐进化，都在不同

程度地发展着各自的生存本领。随着社会的发展，人们对昆虫的各种

生命活动掌握得越来越多，越来越意识到昆虫对人类的重要性，再加

上信息技术特别是电脑新一代生物电子技术在昆虫学上的应用，模拟

昆虫的感应能力而研制的检测物质种类和浓度的生物传感器，参照昆

虫神经结构开发的能够模仿大脑活动的电脑等等一系列的生物技术

工程，将会由科学家的设想变为现实，并进入各个领域，昆虫将会为

人类做出更大的奉献。