有趣的仿生學(xué)PPT精選課件

1、1有趣的仿生學(xué) 源于生命的靈感源于生命的靈感2 仿生學(xué)作為一門獨(dú)立的學(xué)科，形成于20世紀(jì)60年代，它是研究生物系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性質(zhì)、能量轉(zhuǎn)換和信息加工的處理過程，用來改善現(xiàn)有的或創(chuàng)造出嶄新的機(jī)械、儀器、建筑結(jié)構(gòu)和工藝過程的邊緣學(xué)科。仿生技術(shù)是發(fā)展現(xiàn)代高新技術(shù)的重要途徑之一。鳳蓬草鳳蓬草 輪子輪子 魚尾魚尾 船櫓船櫓 人眼晶狀體人眼晶狀體 透鏡透鏡 生物電生物電 電池電池 鳥鳥 飛機(jī)飛機(jī)生活中的仿生學(xué)3生物體生物體生物模型生物模型數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型技術(shù)模型技術(shù)模型技術(shù)裝置技術(shù)裝置仿生學(xué)的研究方法仿生學(xué)的研究方法仿生學(xué)來源：仿生學(xué)來源：1.植物 2.魚類 3.鳥類 4.哺乳動物4感覺仿生 結(jié)構(gòu)仿生 擬態(tài)仿

2、生 力學(xué)仿生 化學(xué)仿生 5 探索人和動物感覺系統(tǒng)奧妙的仿生學(xué)研究工作，探索人和動物感覺系統(tǒng)奧妙的仿生學(xué)研究工作，稱為稱為感覺仿生感覺仿生。聽覺仿生聽覺仿生 蝙蝠（超聲波蝙蝠（超聲波）雷達(dá)雷達(dá)嗅覺仿生嗅覺仿生 警犬嗅覺警犬嗅覺仿仿生電子鼻生電子鼻 觸覺仿生觸覺仿生 觸覺仿生手觸覺仿生手味覺仿生味覺仿生 電子舌頭電子舌頭視覺仿生視覺仿生 感覺仿生已經(jīng)成為目前仿生學(xué)的發(fā)展重點(diǎn)。感覺仿生已經(jīng)成為目前仿生學(xué)的發(fā)展重點(diǎn)。6導(dǎo)彈命名“響尾蛇” 響尾蛇是一種毒性很響尾蛇是一種毒性很強(qiáng)的蛇，它有一種能強(qiáng)的蛇，它有一種能探測周圍環(huán)境中溫度探測周圍環(huán)境中溫度變化的紅外線感受器，變化的紅外線感受器，長在眼睛與鼻孔之間

3、長在眼睛與鼻孔之間的頰窩里。由于響尾的頰窩里。由于響尾蛇具備了這種紅外線蛇具備了這種紅外線感受器，在黑暗中也感受器，在黑暗中也能準(zhǔn)確無誤地捕獲獵能準(zhǔn)確無誤地捕獲獵物。物。（視覺）7 美國的海軍武器研究美國的海軍武器研究中心，利用這一原理，中心，利用這一原理，研制出一種空對空導(dǎo)研制出一種空對空導(dǎo)彈的敏感器件，能夠彈的敏感器件，能夠探測來自目標(biāo)的紅外探測來自目標(biāo)的紅外輻射，從而緊緊盯住輻射，從而緊緊盯住目標(biāo)不放，直至把目目標(biāo)不放，直至把目標(biāo)摧毀。這種導(dǎo)彈被標(biāo)摧毀。這種導(dǎo)彈被命名為命名為“響尾蛇導(dǎo)響尾蛇導(dǎo)彈彈”。返回返回8 結(jié)構(gòu)仿生是通過研究自然界植物結(jié)構(gòu)仿生是通過研究自然界植物和動物系統(tǒng)的優(yōu)異結(jié)構(gòu)

4、和功能特和動物系統(tǒng)的優(yōu)異結(jié)構(gòu)和功能特征，并有選擇性的在設(shè)計過程中征，并有選擇性的在設(shè)計過程中借鑒和應(yīng)用這些結(jié)構(gòu)原理和特征。借鑒和應(yīng)用這些結(jié)構(gòu)原理和特征。9高速運(yùn)轉(zhuǎn)的恐龍鉆頭 鴨嘴龍是史前巨型爬鴨嘴龍是史前巨型爬行動物，它的牙床上行動物，它的牙床上重重疊疊地長了約重重疊疊地長了約600顆牙齒，它們的牙齒顆牙齒，它們的牙齒是雙層的，如果上面是雙層的，如果上面的牙齒磨掉了，下面的牙齒磨掉了，下面的牙齒會補(bǔ)上去。外的牙齒會補(bǔ)上去。外層的牙不能用了，內(nèi)層的牙不能用了，內(nèi)層的牙齒會自動補(bǔ)上層的牙齒會自動補(bǔ)上去，繼續(xù)使用。去，繼續(xù)使用。10 機(jī)械師模仿鴨嘴龍牙齒的機(jī)械師模仿鴨嘴龍牙齒的排列形狀，設(shè)計制成了一

5、排列形狀，設(shè)計制成了一種恐龍鉆頭。這種新鉆頭種恐龍鉆頭。這種新鉆頭模仿鴨嘴龍的牙齒，裝了模仿鴨嘴龍的牙齒，裝了兩層，內(nèi)層的齒嵌在較軟兩層，內(nèi)層的齒嵌在較軟的材料上，當(dāng)外層的齒磨的材料上，當(dāng)外層的齒磨壞了不能使用時，鉆頭繼壞了不能使用時，鉆頭繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，就會將這層軟材續(xù)旋轉(zhuǎn)，就會將這層軟材料磨掉，露出內(nèi)層的齒，料磨掉，露出內(nèi)層的齒，于是鉆頭又可以繼續(xù)鉆進(jìn)于是鉆頭又可以繼續(xù)鉆進(jìn)了。這種鉆頭減少了調(diào)換了。這種鉆頭減少了調(diào)換鉆頭的麻煩，其鉆進(jìn)速度鉆頭的麻煩，其鉆進(jìn)速度是一般鉆頭的是一般鉆頭的2倍。倍。返回返回11 力學(xué)仿生是研究并模仿生物體大體結(jié)構(gòu)與精細(xì)結(jié)構(gòu)的靜力學(xué)性質(zhì)，以及生物體各組成部分在體內(nèi)相對運(yùn)

6、動和生物體在環(huán)境中運(yùn)動的動力學(xué)性質(zhì)。 12 例如，建筑上模仿貝殼修造的大跨度薄殼建筑，模仿股骨結(jié)構(gòu)建造的立柱，既消除應(yīng)力特別集中的區(qū)域，又可用最少的建材承受最大的載荷。軍事上模仿海豚皮膚的溝槽結(jié)構(gòu)，把人工海豚皮包敷在船艦外殼上，可減少航行揣流，提高航速 返回返回13動物的擬態(tài)與保護(hù)色動物的擬態(tài)與保護(hù)色生物界中普生物界中普遍存在著擬遍存在著擬態(tài)，將擬態(tài)態(tài)，將擬態(tài)用于工程技用于工程技術(shù)中去就叫術(shù)中去就叫擬態(tài)仿生擬態(tài)仿生145.偽裝之王變色龍 變色龍學(xué)名叫變色龍學(xué)名叫“避避役役”，它行動遲緩，它行動遲緩，面目可憎，渾身灰黑面目可憎，渾身灰黑色，布滿了疙瘩，可色，布滿了疙瘩，可是它在一晝夜中能變是它在

7、一晝夜中能變換六七種顏色。原來，換六七種顏色。原來，變色龍的表皮上有一變色龍的表皮上有一個變幻無窮的個變幻無窮的“色彩色彩倉庫倉庫”，貯藏著黃、，貯藏著黃、綠、藍(lán)、黑等各種色綠、藍(lán)、黑等各種色素細(xì)胞，一旦周圍的素細(xì)胞，一旦周圍的光線、溫度和濕度發(fā)光線、溫度和濕度發(fā)生了變化，變色龍就生了變化，變色龍就隨之改變體色。隨之改變體色。15 科學(xué)家仿照變色龍，制成科學(xué)家仿照變色龍，制成了一種既能自動改變顏色，了一種既能自動改變顏色，又始終與環(huán)境保持一致的又始終與環(huán)境保持一致的軍裝。這種軍裝用一種對軍裝。這種軍裝用一種對光線變化很敏感的化學(xué)纖光線變化很敏感的化學(xué)纖維織成的布料制成，士兵維織成的布料制成，士

8、兵穿上這種軍裝，可以放心穿上這種軍裝，可以放心地從白色的沙灘上登陸，地從白色的沙灘上登陸，在森林里軍裝是深綠色，在森林里軍裝是深綠色，在草地時又變成麻黃色的在草地時又變成麻黃色的了。了。返回返回16研究和模擬的是生物體中的各類化學(xué)反應(yīng)，包括研究和模擬的是生物體中的各類化學(xué)反應(yīng)，包括酶學(xué)原理、選擇性生物膜和生物結(jié)構(gòu)的能量轉(zhuǎn)換、酶學(xué)原理、選擇性生物膜和生物結(jié)構(gòu)的能量轉(zhuǎn)換、生物發(fā)光、生物發(fā)電等。生物發(fā)光、生物發(fā)電等。人工嗅覺人工嗅覺仿生物膜仿生物膜17嗅敏檢測儀嗅敏電阻嗅敏電阻是一類以是一類以SnOSnO2 2為主體為主體的金屬半導(dǎo)體，它是一種表面的金屬半導(dǎo)體，它是一種表面效應(yīng)很強(qiáng)的材料。效應(yīng)很強(qiáng)的

9、材料。狗的鼻子里的霧受一種蛋白質(zhì)的控制，將氣味分子濃縮狗的鼻子里的霧受一種蛋白質(zhì)的控制，將氣味分子濃縮后傳送給鼻子里的氣味感受器上的后傳送給鼻子里的氣味感受器上的氣味辨別蛋白氣味辨別蛋白，當(dāng)氣，當(dāng)氣味辨別蛋白將不同的氣味辨別后，被辨別出的特定的氣味辨別蛋白將不同的氣味辨別后，被辨別出的特定的氣味信號，立即被嗅覺細(xì)胞傳遞給大腦，大腦便知道了所味信號，立即被嗅覺細(xì)胞傳遞給大腦，大腦便知道了所聞到的是一種什么氣味。聞到的是一種什么氣味。人工嗅覺人工嗅覺18仿生物膜細(xì)胞膜 流動鑲嵌模型n脂雙層形成框架；n蛋白質(zhì)鑲嵌其中；n具有動態(tài)特點(diǎn)n人工膜的特點(diǎn)n化學(xué)組成和厚度與天然膜相似：能有效地分開兩種不同的水相；具有結(jié)構(gòu)和化學(xué)兩側(cè)不對稱性，易于操作，能用來研究膜的向量功能（如傳遞等）。19我國最早的仿生師魯班 我國古代杰出的工匠魯班，我國古代杰出的工匠魯班，在一次上山砍樹時，不小在一次上山砍樹時，不小心被一棵小草劃破了手，心被一棵小草劃破了手，他好奇地摘下草葉觀察，他好奇地摘下草葉觀察，發(fā)現(xiàn)葉子的邊緣有許多鋒發(fā)現(xiàn)葉子的邊緣有許多鋒利的小齒，于是突發(fā)奇想，