【篇一:荷叶仿生学例子】
植物仿生学的例子范文一:植物,动物的仿生学例子 苍蝇与宇宙飞船
令人讨厌的苍蝇,与宏伟的航天事业似乎风马牛不相及,但仿生学却把它们紧密地联系起来了。
苍蝇是声名狼藉的“逐臭之夫”,凡是腥臭污秽的地方,都有它们的踪迹。苍蝇的嗅觉特别灵敏,远在几千米外的气味也能嗅到。但是苍蝇并没有“鼻子”,它靠什么来充当嗅觉的呢? 原来,苍蝇的“鼻子”——嗅觉感受器分布在头部的一对触角上。
每个“鼻子”只有一个“鼻孔”与外界相通,内含上百个嗅觉神经细胞。若有气味进入“鼻孔”,这些神经立即把气味刺激转变成神经电脉冲,送往大脑。大脑根据不同气味物质所产生的神经电脉冲的不同,就可区别出不同气味的物质。因此,苍蝇的触角像是一台灵敏的气体分析仪。
仿生学家由此得到启发,根据苍蝇嗅觉器的结构和功能,仿制成一种十分奇特的小型气体分析仪。这种仪器的“探头”不是金属,而是活的苍蝇。就是把非常纤细的微电极插到苍蝇的嗅觉神经上,将引导出来的神经电信号经电子线路放大后,送给分析器;分析器一经发现气味物质的信号,便能发出警报。这种仪器已经被安装在宇宙飞船的座舱里,用来检测舱内气体的成分。
这种小型气体分析仪,也可测量潜水艇和矿井里的有害气体。利用这种原理,还可用来改进计算机的输入装置和有关气体色层分析仪的结构原理中。
从萤火虫到人工冷光
自从人类发明了电灯,生活变得方便、丰富多了。但电灯只能将电能的很少一部分转变成可见光,其余大部分都以热能的形式浪费掉了,而且电灯的热射线有害于人眼。那么,有没有只发光不发热的光源呢? 人类又把目光投向了大自然。
在自然界中,有许多生物都能发光,如细菌、真菌、蠕虫、软体动物、甲壳动物、昆虫和鱼类等,而且这些动物发出的光都不产生热,所以又被称为“冷光”。
在众多的发光动物中,萤火虫是其中的一类。萤火虫约有1 500种,它们发出的冷光的颜色有黄绿色、橙色,光的亮度也各不相同。萤
火虫发出冷光不仅具有很高的发光效率,而且发出的冷光一般都很柔和,很适合人类的眼睛,光的强度也比较高。因此,生物光是一种人类理想的光。
科学家研究发现,萤火虫的发光器位于腹部。这个发光器由发光层、透明层和反射层三部分组成。发光层拥有几千个发光细胞,它们都含有荧光素和荧光酶两种物质。在荧光酶的作用下,荧光素在细胞内水分的参与下,与氧化合便发出荧光。萤火虫的发光,实质上是把化学能转变成光能的过程。
早在40年代,人们根据对萤火虫的研究,创造了日光灯,使人类的照明光源发生了很大变化。近年来,科学家先是从萤火虫的发光器中分离出了纯荧光素,后来又分离出了荧光酶,接着,又用化学方法人工合成了荧光素。由荧光素、荧光酶、atp(三磷酸腺苷)和水混合而成的生物光源,可在充满爆炸性瓦斯的矿井中当闪光灯。由于这种光没有电源,不会产生磁场,因而可以在生物光源的照明下,做清除磁性水雷等工作。
现在,人们已能用掺和某些化学物质的方法得到类似生物光的冷光,作为安全照明用。 电鱼与伏特电池
自然界中有许多生物都能产生电,仅仅是鱼类就有500余种 。人们将这些能放电的鱼,统称为“电鱼”。
各种电鱼放电的本领各不相同。放电能力最强的是电鳐、电鲶和电鳗。中等大小的电鳐能产生70伏左右的电压,而非洲电鳐能产生的电压高达220伏;非洲电鲶能产生350伏的电压;电鳗能产生500伏的电压,有一种南美洲电鳗竟能产生高达880伏的电压,称得上电 击冠军,据说它能击毙像马那样的大动物。
电鱼放电的奥秘究竟在哪里?经过对电鱼的解剖研究, 终于发现在电鱼体内有一种奇特的发电器官。这些发电器是由许多叫电板或电盘的半透明的盘形细胞构成的。由于电鱼的种类不同,所以发电器的形状、位置、电板数都不一样。电鳗的发电器呈棱形,位于尾部脊椎两侧的肌肉中;电鳐的发电器形似扁平的肾脏,排列在身体中线两侧,共有200万块电板;电鲶的发电器起源于某种腺体,位于皮肤与肌肉之间,约有500万块电板。单个电板产生的电压很微弱,但由于电板很多,产生的电压就很大了。
电鱼这种非凡的本领,引起了人们极大的兴趣。19世纪初,意大利物理学家伏特,以电鱼发电器官为模型,设计出世界上最早的伏打
电池。因为这种电池是根据电鱼的天然发电器设计的,所以把它叫做“人造电器官”。对电鱼的研究,还给人们这样的启示:如果能成功地模仿电鱼的发电器官,那么,船舶和潜水艇等的动力问题便能得到很好的解决。 水母的顺风耳
“燕子低飞行将雨,蝉鸣雨中天放晴。”生物的行为与天气的变化有一定关系。沿海渔民都知道,生活在沿岸的鱼和水母成批地游向大海,就预示着风暴即将来临。
水母,又叫海蜇,是一种古老的腔肠动物,早在5亿年前,它就漂浮在海洋里了。这种低等动物有预测风暴的本能,每当风暴来临前,它就游向大海避难去了。
原来,在蓝色的海洋上,由空气和波浪摩擦而产生的次声波 (频率为每秒8—13次),总是风暴来临的前奏曲。这种次声波人耳无法听到,小小的水母却很敏感。仿生学家发现,水母的耳朵的共振腔里长着一个细柄,柄上有个小球,球内有块小小的听石,当风暴前的次声波冲击水母耳中的听石时,听石就刺激球壁上的神经感受器,于是水母就听到了正在来临的风暴的隆隆声。 苍蝇与宇宙飞船
令人讨厌的苍蝇,与宏伟的航天事业似乎风马牛不相及,但仿生学却把它们紧密地联系起来了。
苍蝇是声名狼藉的“逐臭之夫”,凡是腥臭污秽的地方,都有它们的踪迹。苍蝇的嗅觉特别灵敏,远在几千米外的气味也能嗅到。但是苍蝇并没有“鼻子”,它靠什么来充当嗅觉的呢? 原来,苍蝇的“鼻子”——嗅觉感受器分布在头部的一对触角上。
每个“鼻子”只有一个“鼻孔”与外界相通,内含上百个嗅觉神经细胞。若有气味进入“鼻孔”,这些神经立即把气味刺激转变成神经电脉冲,送往大脑。大脑根据不同气味物质所产生的神经电脉冲的不同,就可区别出不同气味的物质。因此,苍蝇的触角像是一台灵敏的气体分析仪。
仿生学家由此得到启发,根据苍蝇嗅觉器的结构和功能,仿制成一种十分奇特的小型气体分析仪。这种仪器的“探头”不是金属,而是活的苍蝇。就是把非常纤细的微电极插到苍蝇的嗅觉神经上,将引导出来的神经电信号经电子线路放大后,送给分析器;分析器一经发现气味物质的信号,便能发出警报。这种仪器已经被安装在宇宙飞船的座舱里,用来检测舱内气体的成分。
这种小型气体分析仪,也可测量潜水艇和矿井里的有害气体。利用这种原理,还可用来改进计算机的输入装置和有关气体色层分析仪的结构原理中。
从萤火虫到人工冷光
自从人类发明了电灯,生活变得方便、丰富多了。但电灯只能将电能的很少一部分转变成可见光,其余大部分都以热能的形式浪费掉了,而且电灯的热射线有害于人眼。那么,有没有只发光不发热的光源呢? 人类又把目光投向了大自然。
在自然界中,有许多生物都能发光,如细菌、真菌、蠕虫、软体动物、甲壳动物、昆虫和鱼类等,而且这些动物发出的光都不产生热,所以又被称为“冷光”。
在众多的发光动物中,萤火虫是其中的一类。萤火虫约有1 500种,它们发出的冷光的颜色有黄绿色、橙色,光的亮度也各不相同。萤火虫发出冷光不仅具有很高的发光效率,而且发出的冷光一般都很柔和,很适合人类的眼睛,光的强度也比较高。因此,生物光是一种人类理想的光。
科学家研究发现,萤火虫的发光器位于腹部。这个发光器由发光层、透明层和反射层三部分组成。发光层拥有几千个发光细胞,它们都含有荧光素和荧光酶两种物质。在荧光酶的作用下,荧光素在细胞内水分的参与下,与氧化合便发出荧光。萤火虫的发光,实质上是把化学能转变成光能的过程。
早在40年代,人们根据对萤火虫的研究,创造了日光灯,使人类的照明光源发生了很大变化。近年来,科学家先是从萤火虫的发光器中分离出了纯荧光素,后来又分离出了荧光酶,接着,又用化学方法人工合成了荧光素。由荧光素、荧光酶、atp(三磷酸腺苷)和水混合而成的生物光源,可在充满爆炸性瓦斯的矿井中当闪光灯。由于这种光没有电源,不会产生磁场,因而可以在生物光源的照明下,做清除磁性水雷等工作。
现在,人们已能用掺和某些化学物质的方法得到类似生物光的冷光,作为安全照明用。 电鱼与伏特电池
自然界中有许多生物都能产生电,仅仅是鱼类就有500余种 。人们将这些能放电的鱼,统称为“电鱼”。
各种电鱼放电的本领各不相同。放电能力最强的是电鳐、电鲶和电鳗。中等大小的电鳐能产生70伏左右的电压,而非洲电鳐能产生的电
压高达220伏;非洲电鲶能产生350伏的电压;电鳗能产生500伏的电压,有一种南美洲电鳗竟能产生高达880伏的电压,称得上电 击冠军,据说它能击毙像马那样的大动物。
电鱼放电的奥秘究竟在哪里?经过对电鱼的解剖研究, 终于发现在电鱼体内有一种奇特的发电器官。这些发电器是由许多叫电板或电盘的半透明的盘形细胞构成的。由于电鱼的种类不同,所以发电器的形状、位置、电板数都不一样。电鳗的发电器呈棱形,位于尾部脊椎两侧的肌肉中;电鳐的发电器形似扁平的肾脏,排列在身体中线两侧,共有200万块电板;电鲶的发电器起源于某种腺体,位于皮肤与肌肉之间,约有500万块电板。单个电板产生的电压很微弱,但由于电板很多,产生的电压就很大了。
电鱼这种非凡的本领,引起了人们极大的兴趣。19世纪初,意大利物理学家伏特,以电鱼发电器官为模型,设计出世界上最早的伏打电池。因为这种电池是根据电鱼的天然发电器设计的,所以把它叫做“人造电器官”。对电鱼的研究,还给人们这样的启示:如果能成功地模仿电鱼的发电器官,那么,船舶和潜水艇等的动力问题便能得到很好的解决。 水母的顺风耳
“燕子低飞行将雨,蝉鸣雨中天放晴。”生物的行为与天气的变化有一定关系。沿海渔民都知道,生活在沿岸的鱼和水母成批地游向大海,就预示着风暴即将来临。
水母,又叫海蜇,是一种古老的腔肠动物,早在5亿年前,它就漂浮在海洋里了。这种低等动物有预测风暴的本能,每当风暴来临前,它就游向大海避难去了。
原来,在蓝色的海洋上,由空气和波浪摩擦而产生的次声波 (频率为每秒8—13次),总是风暴来临的前奏曲。这种次声波人耳无法听到,小小的水母却很敏感。仿生学家发现,水母的耳朵的共振腔里长着一个细柄,柄上有个小球,球内有块小小的听石,当风暴前的次声波冲击水母耳中的听石时,听石就刺激球壁上的神经感受器,于是水母就听到了正在来临的风暴的隆隆声。 范文二:植物仿生学 一、 植物仿生学
大自然带给了人类无穷无尽的想象力,启示我们发明创造。人们根据植物的功能、形状等制造了各种各样的工具。源于“叶”的灵感 ① 叶缘启示:
相传春秋战国时期(公元前507年——公元前444年),中国建筑鼻祖木匠鼻祖—鲁班,在上山砍伐途中,攀爬时手被锯齿草的边缘的齿划伤了,他仔
于是受此启发,并经反复实践,制成细观察发现,原来叶子边缘有两排锋利的锯齿,了人类史上第一架带有锯齿的木工锯。 植物仿生学
② 叶脉的启示:
浮水植物王莲有“水中花王”之称,一个体重35kg的人坐在上面也不会下沉,
原来王莲圆形叶片上的直径可达1-2.5米,背面有许多相互交错的叶脉骨架结构,
里面还有气室使得叶子稳定的浮在水面,受叶脉支撑作用的启示,英国著名建筑
师约瑟,以钢铁和玻璃为建材,设计了一个顶棚跨度很大的展览大厅—“水晶宫”,
它既轻巧、雄伟又经济适用,不仅成就了1851年的第一届世博会,也为近现代功
能主义建筑构建了雏形。 植物仿生学
③ 叶子排列的启示
车前草,叶子在茎上排列成的螺旋状,夹角为137030’30”。一层顺着一层,错落有致。
只有这样叶子才能得到最多的阳光。建筑师根据车前草对植物的通风、采光都具有最佳效
果的特性,建造了螺旋状的高楼,这样既通风,又使高楼各个部分受到均匀的太阳光。建
筑仿生学是大有作为的一门使用科学技术,他将帮助人们征服地下、天空和海洋,建筑蔚
为壮观的地下街区、海底乐园和太空体育城。 植物仿生学 ④ 叶序的启示
德国波恩大学的科研人员发现,莲叶上有许多非常微小的绒毛和蜡质凸起物。这种粗
糙的叶片是干净的,而表面光滑的叶片反而需要清洗。模仿莲叶的自净原理,人们开发
出具有防污功能的自净涂层产品,其表面会形成类似茶叶的凹凸形貌,构筑一层疏水层。
这样一来,灰尘颗粒只好在涂层表面“悬空而立”,并最终在风雨冲刷下“一扫而净”。
此外,叶面形状也启迪了人们的思维。椰子树很高,叶片巨大,但每遇飓风和暴雨也很
少被折断。研究发现,椰子叶面呈“之”字形,可以承受更大的压力。 据此,建筑师设计出了结构薄、面积大 的楼房顶棚、薄状石棉板等。 植物仿生学 ⑤ 叶形的启示 a. 荷叶的启示
很久很久以前,世界上没有伞。那时候,人们出门很不方
便。夏天,太阳晒得皮肤火辣辣地痛。下雨天,把衣服淋得湿 漉漉的。鲁班想帮人们解决这个困难,心里很着急。鲁班动了 好多脑筋。后来,他跟几个木匠一起在路边造了一个亭子,亭 子的顶是尖尖的,四面用几根柱子撑住。接着,他们隔一段路 造一个亭子,造了许多亭子。这样,走路的人就方便多了。下 雨了或是太阳晒得难受了,就进去躲一躲,歇一歇。鲁班给大 家办了件好事,大家都很感激他。可是鲁班自己挺不满意。他 想,要是雨下个不停,
那该怎么办呢?人总不能老蹲在亭子里
不走哇。还得再想办法!为了这个事儿,他吃饭不香,睡觉不安。鲁班想了许多天,还是没有想出来。 植物仿生学
一天,天气热极了,他一边做工,一边抹汗。忽然看见许多小孩子在荷花塘边玩,一个孩子摘了一张荷叶,倒过来顶在脑袋上。鲁班觉得挺好玩,就问他们:“你们头上顶着张荷叶干什么呀?”小孩子七嘴八舌地说:“鲁班师傅,您瞧,太阳像个大火轮,我们头上顶着荷叶,就不怕晒了。”鲁班抓过一张荷叶来,仔细瞧了又瞧,荷叶圆圆的,一面有一丝叶脉,朝头上一罩,又轻巧,以凉快。鲁班心里一下亮堂起来。他赶紧跑回家去,找了一根竹子,劈成许多细细的条条,照着荷叶的样子,扎了个架子;又找了一块羊皮,把它剪得圆圆的,蒙在竹架子上。“好啦,好啦!”他高兴得叫起来,“这东西既能挡雨遮太阳,又轻巧。”鲁班的妻子听见他大呼小叫的,赶紧从
屋里跑出来问他:“出了什么事了?” 鲁班把刚做成的东西递给妻子,说:“你试试这玩意儿,以后大
家出门去带着它,就不怕雨淋太阳晒了。” 鲁班的妻子瞧了瞧,又想 了想,说:“不错,不过,雨停了,太阳下山了,还拿着这么个东西走
路,可不方便了。要是能把它收拢起来,那才好呢。” “对,对!”鲁 班听了很高兴,就跟妻子一起动手,把这东西改成可以活动的,用着
它,就把它撑开,用不着,就把它收拢。就是咱们今天的伞。 b. 捕蝇草启示
捕蝇草是原产于北美洲的一种多年生草本植物,是一种非常有趣的食虫植物,它的茎很短,在叶的顶端长有一个酷似“贝壳”的捕虫夹。捕虫夹内长了几对细毛,是它的感受器,且能分泌蜜汁,当有小虫闯入时,能以极快的速度将其夹住,并消化吸收。根据捕虫草的捕虫原理,莫森制造类一个机器捕蝇草,他的捕蝇夹内有两对细毛状的传感器,一旦虫子碰到一根细毛,传感器就产生电流并出发动力开关,机器捕虫草就合起捕虫夹,然后捕虫夹分泌酸液消化虫子。消化之后,
能力转化成电能储藏起来,为下一次捕虫提供能量,从这 个过程我们不难看出,机器捕虫草和 一般的自动化机器的最大差别就是, 他可以做到能量自给自足,不需要人 们给他提供额外的电能,虫子越多, 它的动力越强,越能捉到更多的虫子。 植物仿生学
c. 猪笼草的启示
猪笼草属于热带食虫植物,原产地主要为旧大陆热带地区。其拥有一个独特的吸取营养的器官——捕虫笼,捕虫笼呈圆筒形,下半部稍膨大,笼口上具有盖子,因其形状像猪笼而得名。猪笼草叶的构造复杂,分叶柄,叶
身和卷须。卷须尾部扩大并反卷形成瓶状,可捕食昆虫。瓶状体的瓶盖复面能分秘香味,引诱昆虫。瓶口
光滑,昆虫会被滑落瓶内,被瓶底分泌的液体淹死,并分解虫体营养物质,逐渐消化
吸收。美国哈弗大学的研究小组收到猪笼草的食肉性植物的叶子的启发,开发了一种
超滑材料,这种材料几乎排斥一切液体,当材料表面受到损坏时, 很快就会进行自我修复,并不影响它润滑的能力,人类的自净窗花 和“完全不粘锅”将梦想成真。并且人们还根据其捕虫笼的形态设计 了脚踏垃圾桶及灯具都非常实用且美观。 d. 飞蓬草的启示 《淮南子》
为车”。“飞蓬”根系入土浅。随风旋转。
启发,发明中说我们的祖先“见飞蓬转而知是一种草,其茎高尺许,叶片大,一有大风,很容易被连根拔起,古人可能就是受到这个现象的了车轮和车轴。 e. 玉米的启示
玉米是一种常见的农作物,众所周知,玉米的叶子常常卷曲成一个长圆筒。科学家发现,这种长圆筒形的叶子比普通的叶子结实牢固,不容
易被破坏。科学家据此设计出一种筒形叶桥。这种桥的形状像 一个卷曲的长玉米叶,跨度很大,连接宽阔的河流两岸,中间 部分桥面的两侧向上卷成筒状,这种长圆筒形状的大桥坚固耐 用,美观大方,目前已经在全世界广泛应 用。
(一) 源于“茎”的灵感 ① 节与节间的启示
禾本科植物竹子,其竹节处有横隔相连,与竹身构成一个整体,这对中空细长的竹竿的刚度和稳定性,可以协调变形,共同参与抗弯作用,这对于中空细长的竹竿的刚度和稳定性很有意义。受到植物茎节生长的启发,人们发明了“春笋建筑法”,把每一层墙板从高度上分成三四段预制好,然后用液压顶以1m的行程,反复顶升,可以很快“长”成设计的建筑。又如,自行车车架“空心管”的设计灵感正来自于麦秆,借鉴其“空心”结构,却支持比它重几倍的麦穗力学原理,制成的自行车既有足够的强度,又减轻了车身的重量。 ② 茎形态的启示
云杉生长于高寒湿润之巅,它之所以可以适应山上长年累月的狂风袭击,
达到数百余年的树龄,是因为其树干底部直径显著增大,
形成一个圆锥形,这样既减轻了自重,又加强了稳定性。 人们模仿云杉对大风的适应性特点, 把建造在山顶上的电视塔设计成
类似圆锥体,就能抵抗住大风袭击。 同样,所有的塔或高烟囱, 甚至超高层建筑几乎无一例外 地采用底大顶小的形状。 ③ 年轮的启示
木本植物的年轮状结构,
是生理系统在温和的条件下无粘结的缓慢而渐进形成。 科学家们正在研究开发仿年轮结构的壳聚糖棒材。 这种材质具有同心筒状层叠结构, 具有较高的力学强度,
有望作为骨折处的固定材料。 (二) 源于“花”的灵感 ① 花序的启示
向日葵又名朝阳花,它的最大特点就是向阳而生,以便吸收到尽可能多的阳
光。德国建筑学家从向日葵上获得灵感,建成了一幢能随太阳转动的向日葵旋
转房屋。它装有如同雷达一样的红外线跟踪器,只要天一亮,房屋上的马达就
开始启动,使房屋迎着太阳缓慢转动,始终与太阳保持最佳角度,使阳光最大
限度地照进屋内。夜间,房屋又在不知不觉中慢慢复位。这种建筑能够充分利
用太阳能,保证房屋的日常供热和用电。因为在房顶上安置了太阳能电池和聚
光镜,所以建筑物能将光能储存起来,供阴雨天和夜晚使用。 ② 花形的启示
凌霄花,形状似钟,又似喇叭,开口广大,尾部狭长,这个结构可以更充分地吸收大自然的能量。科学家模拟凌霄花的形状制成了微波收集器,阔口窄尾的微波收集器,灵敏度异常高,可以尽可能搜索到目标微波,并把微波承载的能量、信息收集起来,根据实际需
要,或存储下来当作绿色能源,或将其转换成数字信号,收看视频节目提供科学研究的样本等。 植物与生活 ③ 花色的启示
试纸开启了化学中指示剂历史的先河。一次偶然的机会,波义耳将盐酸
溅到紫罗兰花上,花色就由紫色变成了红色。他便饶有兴趣地取来各种酸做试验, 结果发现,各种酸类都能使紫罗兰变成红色。于是,在紫罗兰开花的季节里收集了 大量的紫罗兰花瓣,将花瓣泡出浸液来。需要使用的时候,就往被试的溶液里滴进 一滴紫罗兰浸液。就这样他发明的“指示剂”诞生了。后来为了更方便使用,
他用石蕊浸液把纸浸透,再把纸烘干。要用时只需将一小块纸片放进
被检验的溶液里,根据纸的颜色变化就能知道这种溶液 是呈酸性还是碱性,从而成为 ph试纸的 雏形。
④ 花形的启示
随环境温度变化而花开花落的太阳能雕塑
是一款仿生的太阳能雕塑,设计灵感源于爱荷华州当地的延龄草的花朵。该雕塑采用铸铝做成,在一篇巨大的叶子上面布有太阳能电池板,用
来收集太阳能,并将其转化为电能,进行存储。雕塑顶部则是 可以根据周围环境而花开花落的一朵花:冬天天冷,花朵基本 上处在休眠状态,不会开放。而随着冬天过去,天气变暖,花 朵在白天开始开放,到了盛夏温度达到最高,花儿开放的时间 也达到最长。
(三) 源于“果实”的灵感
①尼龙搭扣的诞生是从果实中受到启发的经典案例。它的发
终于发明了既容易系上又容易解开的尼龙搭扣。再如,古代有一种可以阻止骑兵前进的武器叫铁蒺藜,这种武器的原形就来源于植物中蒺藜科的一种杂草的果实,它的刺非常的坚硬,以至于如果马蹄踏上都会被刺到,所以有人就把铁作成蒺藜果的形状用以御敌。 植物与生活
②我们平常见到的直升机,它的最大特点是背上的螺旋桨,通过螺旋桨的飞速转动,直升机能上下前后地运动。然而在自然界,有一类叫槭树的植物,它们结出的果实也长着翅膀,一旦离开植物体,翅膀也会飞快地在空中转动,简直就是一架有生命的直升机 ④ 肥皂&皂荚
尽管肥皂不是我国的发明,现代肥皂工业是泊来品,但‘肥皂’一词却是地地道道的国产货,它来源于我国古代的皂荚。这是一种豆科皂荚树所结荚果,含有皂甙成分,有表面活性剂样性能:起泡、去污、乳化,并且比真正的肥皂耐硬水,不含碱性,对丝毛织物无损伤。 皂荚有多种,去垢能力不同。唐初《新修本草》记载:“猪牙皂荚最下,其形曲戾薄恶,全无滋润,洗垢不去”,应选“皮薄多肉……味大浓”’者,故而后世有“肥皂”或‘“皂荚”一词以称呼质优肉厚的皂荚,意为“肉多肥厚的皂荚”。南宋末年周密所著《武林旧事》卷六‘小经纪’节中提及“肥皂团”一物,指的就是采用肥厚的皂荚经再制加工的丸团。明代李时珍《本草纲目》云:“肥皂荚……十月采荚,煮熟捣烂,和白面及诸香作丸,澡身面去垢,而腻润胜于皂荚也”。由此可以看出,后来我国对于现代化学油脂皂化的肥皂仅是沿用了“肥皂荚”的名称而已,化学成分却与这种皂荚和肥皂团毫不相干。
我国古代真正利用与现代肥皂成分相似的洗涤用品不是“肥皂团”而是“胰子”,而胰子又是从猪胰和澡豆演化而来的。明清时期民间对澡豆又做了改进,将猪胰、砂糖、天然碳酸钠、猪油、香料等成分按比例共混研磨,并加热到40℃下压制成型,这就是“胰子”。洲12世纪时发明了将草木灰水加生石灰加山羊油做成的粗肥皂,那是一种用类似古腓尼基人发明的油灰皂。首先把草木灰与生石灰混合制造氢氧化钾, 然后把制得的koh与油脂混合加热皂化,制得真正意义上的肥皂。
(四) 源于“根”的灵感
下意识地注意到,土壤虽然松散,却能在植物交叉延 伸的根须四周黏结聚集到一起。受此启发,他试着用 旧铁丝仿造植物的根系织成交叉结构,再用水泥、石 子浇铸在一起,砌成花坛、水池牢固度大大加强,这 也为钢筋混凝土结构的制作提供了思路。 植物与生活
②在海边,常常见到一种叫水笔仔的植物,它那高高露出水面的树根,牢牢支撑身体,当海水涨潮时,也不会把自己淹没。在海边造房子的人,就学水笔仔的样子,打下一
根根的木桩,高高露出水面,很像扎在水中的水笔仔根, 然后再把房子造在木桩上,这样就再也 不怕海水的侵袭了
范文三:动物仿生学的例子
1。由令人讨厌的苍蝇,仿制成功一种十分奇特的小型气体分析仪。 2。从萤火虫到人工冷光; 3。电鱼与伏特电池;
4。水母的顺风耳,仿照水母耳朵的结构和功能, 设计了水母耳风暴预测仪
5。人们根据蛙眼的视觉原理,已研制成功一种电 子蛙眼。
6。根据蝙蝠超声定位器的原理,人们还仿制了盲 人用的“探路仪”。
7。模拟蓝藻的不完全光合器,将设计出仿生光解 水的装置,从而可获得大量的氢气。
8。根据对人体骨胳肌肉系统和生物电控制的研究,已仿制了人力增强器——步行机。
9。现代起重机的挂钩起源于许多动物的爪子。 10。屋顶瓦楞模仿动物的鳞甲。 11。船桨模仿的是鱼的鳍。
12。锯子学的是螳螂臂,或锯齿草。
13。苍耳属植物获取灵感发明了尼龙搭扣。
14。嗅觉灵敏的龙虾为人们制造气味探测仪提供了思路。
15。壁虎脚趾对制造能反复使用的粘性录音带提供了令人鼓舞的前景。
16。贝用它的蛋白质生成的胶体非常牢固,这样一种胶体可应用在从外科手术的缝合到补船等一切事情上。 17.树叶的排列和悉尼大剧院的建设 18.潜水艇和鱼的沉浮 19.声纳海豚 20.雷达蝙蝠
21.人们还通过海豚的流线型发明了一种船。
22.人们根据鲨鱼皮的特点发明一种泳衣,穿上它可以提高游泳的速度。
范文四:动物仿生学的例子:蝙蝠和定位
根据蝙蝠超声定位器的原理,人们还仿制了盲人用的“探路仪”。这种探路仪内装一个超声波发射器,盲人带着它可以发现电杆、台阶、桥上的人等。如今,有类似作用的“超声眼镜”也已制成。 动物仿生学的例子:乌贼和鱼雷诱饵
乌贼体内的囊状物能分泌黑色液体,遇到危险时它便释放出这种黑色液体,诱骗攻击者上当。潜艇设计者们仿效乌贼的这一功能读者设计出了鱼雷诱饵。鱼雷诱醋似袖珍潜艇,可按潜艇的原航向航行,航速不变,也可模拟噪音、螺旋节拍、声信号和多普勒音调变化等。正是它这种惟妙惟肖的表演,令敌潜艇或攻击中的鱼雷真假难辩,最终使潜艇得以逃脱。
动物仿生学的例子:蜘蛛和装甲
生物学家发现蜘蛛丝的强度相当于同等体积的钢丝的5倍。受此启发,英国剑桥一所技术公司试制成犹如蜘蛛丝一样的高强度纤维。用这种纤维做成的复合材料可以用来做防弹衣、防弹车、坦克装甲车等结构材料。
动物仿生学的例子:长颈鹿和“抗荷服”
长颈鹿是目前世界上最高的动物,其大脑和心脏的距离约3米,完全是靠高达160~260毫米汞柱的血压把血液送到大脑的。按一般分析,当长颈鹿低头饮水时,大脑的位置低于心脏,大量的血液会涌入大脑,使血压更加增高,那么长颈鹿会在饮水时得脑充血或血管破烈等疾病而死。但是裹在长颈鹿身上的一层、厚皮紧紧箍住了血管,限制了血压,飞机设计师和航空生物学家依照长颈鹿皮肤原理,设计出一种新颖的“抗荷服”,从而解决了超高速歼击机驾驶员在突然加速爬升时因脑部缺血而引起的痛苦。这种“抗荷服”内有一装置,当飞机加速时可压缩空气,也能对血管产生相应的压力,这比长颈鹿的厚皮更高明了。
动物仿生学的例子:鲸鱼和潜艇的“鲸背效应”
当代核潜艇能长时间潜航于冰海之下,但若在冰下发射导弹,则必须破冰上浮,这就碰到了力学上的难题。潜舴专家从鲸鱼每隔10分钟必须破冰呼吸一次中得到启迪,在潜艇顶部突起的指挥台围壳和上层建筑方面,作了加强材料力度和外形仿鲸背处理,果然取得了破冰时的“鲸背效应”。
动物仿生学的例子:蝴蝶和卫星控温系统
遨游太空的人造卫星,当受到阳光强烈辐射时,卫星温度会高达200摄氏度
;而在阴影区域,卫星温度会下降至零下200摄氏度左右,这很容易烤坏或冻坏卫星上的精密仪器仪表,它一度曾使航天科学家伤透了脑筋。后来,人们从蝴蝶身上受到启迪。原来,蝴蝶身体表面生长着一层细小的鳞片,这些鳞片有调节体温的作用。每当气温上升、阳光直射时,鳞片自动张开,以减少阳光的辐射角度,从而减少对阳光热能的吸收;当外界气温下降时,鳞片自动闭合,紧贴体表,让阳光直射鳞片,从而把体温控制在正常范围之内。科学家经过研究,为人造地球卫星设计了一种犹如蝴蝶鳞片般的控温系统 动物仿生学的例子:蛙眼和电子蛙眼
人们根据蛙眼的视觉原理,已研制成功一种电子蛙眼。这种电子蛙眼能像真的蛙眼那样,准确无误地识别出特定形状的物体。把电子蛙眼装入雷达系统后,雷达抗干扰能力大大提高。这种雷达系统能快速而准确地识别出特定形状的飞机、舰船和导弹等。特别是能够区别真假导弹,防止以假乱真。
电子蛙眼还广泛应用在机场及交通要道上。在机场,它能监视飞机的起飞与降落,若发现飞机将要发生碰撞,能及时发出警报。在交通要道,它能指挥车辆的行驶,防止车辆碰撞事故的发生。 范文五:动物仿生学的例子
1。由令人讨厌的苍蝇,仿制成功一种十分奇特的小型气体分析仪。 2。从萤火虫到人工冷光; 3。电鱼与伏特电池;
4。水母的顺风耳,仿照水母耳朵的结构和功能,设计了水母耳风暴预测仪
5。人们根据蛙眼的视觉原理,已研制成功一种电子蛙眼。
6。根据蝙蝠超声定位器的原理,人们还仿制了盲人用的“探路仪”。 7。模拟蓝藻的不完全光合器,将设计出仿生光解水的装置,从而可获得大量的氢气。
8。根据对人体骨胳肌肉系统和生物电控制的研究,已仿制了人力增强器——步行机。
9。现代起重机的挂钩起源于许多动物的爪子。 10。屋顶瓦楞模仿动物的鳞甲。 11。船桨模仿的是鱼的鳍。
12。锯子学的是螳螂臂,或锯齿草。
13。苍耳属植物获取灵感发明了尼龙搭扣。
14。嗅觉灵敏的龙虾为人们制造气味探测仪提供了思路。
15。壁虎脚趾对制造能反复使用的粘性录音带提供了令人鼓舞的前景。
16。贝用它的蛋白质生成的胶体非常牢固,这样一种胶体可应用在从外科手术的缝合到补船等一切事情上。 17.树叶的排列和悉尼大剧院的建设 18.潜水艇和鱼的沉浮 19.声纳 海豚 20.雷达 蝙蝠
21.人们还通过海豚的流线型发明了一种船。
范文六:堂 堂 21年( 6 第7 01 第3卷) 期
5 ?? 9
植 物 器 官 的 仿 生 学 案 例
李希 明 ( 南 安阳 县 六高 中 44 河 省 市滑 第 级 学 5 ̄) 6 1 源 于 “ ” 灵 感 叶 的
仿云 杉对 大风 的适应 性特 点 , 建造 在 山顶上 的 电视 把 1 1 叶形的启示 .
相传 春秋 战 国时代 ( 元前 4 0~ 公 5
塔设计成 类似 圆锥体 , 能抵抗住 大风袭击 。 同样 , 就 所
有 的塔或 高烟 囱 , 至超高 层建筑 几乎 无 一例外 地 采 甚 用底大顶 小的形状 。
5 0年 ) 0 的鲁 国工 匠鲁班 , 在上 山伐木 途 中 , 指被 茅 手 草划破 , 他仔细观察发现 , 原来茅草 叶子两边 长着锋 利 的锯齿 , 于是受到启发 。经反复实践 , 制成人 类史上 第 一
23 年轮 的启示 .
木本植物 的年轮状 结构 , 生理 系 是 架 带 有 锯 齿 的木 工 锯 。
统在温和 的条件下无粘结 的缓慢 而渐进形成 。科学家 正在研究 开发 仿年轮结构 的壳 聚糖棒 材 。这种 材质具 12 叶脉的启示 .
一
浮水 植物王莲有 “ 中花王” 水 之称 。
个体 重 3 k 5 g的人坐 在上 面 也不 会 下沉 。原来 王 莲
圆形 叶 片 的 直 径 可 达 l~ . 背 面 有 许 多 相 互 交 错 2 5 m, 有 同心 圆层叠 结构 , 具有较高 的力学强 度 , 有望 作为骨 折 处 理 的 固定 材 料 。 3 源 于 “ ” 灵 感 花 的
的叶脉 骨架结构 , 面还 有气 室使 得 叶片 可稳定 地 浮 里
在水面。受 叶脉支撑 作用 的启 发 , 国著 名 建筑 师 约 英 瑟, 以钢铁和玻璃 为建材 , 计 了一 座顶棚跨 度很大 的 设 展览 大厅—— “ 水晶宫 ” 它 既轻 巧 、 伟 又经 济耐用 , , 雄 不仅成 就了 15 年 的第一届世博 会 , 为近现代功 能 81 也 主义建筑构建 了雏形。
13 叶 面 的 启 示 . 德 国 波 恩 大 学 的科 研 人 员 发 现 , 莲 3 1 花序 的启 示 向 日葵又名朝 阳花 , . 它的最 大特点 就是 向阳而生 , 以便 吸收 到尽可 能多 的 阳光。德 国建 筑学家从 向 日葵 上获得 灵感 , 建成 了能 随太 阳转 动 的
向 日葵旋转房 屋 。它装有如 同雷达一样 的红外 线跟踪 器, 只要 天一亮 , 屋上 的 马达就开 始启 动 , 房 屋迎 房 使
着太 阳缓慢转 动 , 始终与太 阳保持最佳 角度 , 阳光最 使 大 限度地 照进屋 内。夜 间 , 房屋 又在 不知 不 觉 中慢 慢
叶上 有许 多非 常微小 的绒毛和蜡质 凸起物 。这种粗糙 的叶片是干 净 的 , 表 面光 滑 的叶 片 反 而需 要 清洗 。 而
模仿 莲叶的 自
净原理 , 人们 开 发 出具有 防 污功 能的 自 净涂层 产品 , 其表面会 形成类似莲 叶的 凹凸形貌 , 筑 构 一
复位 。这种建 筑能 够充 分利 用太 阳能 , 保证 房屋 的 日 常供热和用 电。因为在房顶上安置 了太 阳能 电池和聚 光镜 , 以建筑 物能将光能储存起来 , 阴雨天 和夜晚 所 供 使用 。
3 2 花形 的启 示 凌 霄花 , 状似钟 , . 形 又似喇 叭 , 口 开 广大 , 尾部狭 长 , 这个结构可 以更充分地 吸收大 自然 的
能量 。科学家模 拟 凌霄 花 的形 状制 成 了微波 收 集器 , 阔 口窄尾 的微 波收集器 , 灵敏度异常高 , 以尽 可能搜 可
层疏水层。这样 一来 , 灰尘颗粒 只好在涂层表面 “ 悬
空而立 ” 并最终在风雨 冲刷 下 “ , 一扫 而净 ” 。此外 , 叶 面形状 也启迪 了人们 的思维 。椰子 树很高 , 叶片 巨大 ,
但每遇 飓风和暴 雨也很 少被 折 断 。研究 发 现 , 子 叶 椰 面呈“ ” 形 , 以承受 更 大 的压 力 。据此 , 筑 师 之 字 可 建 设计 出了结构 薄、 面积大的楼房顶棚 、 薄型石棉板等 。 2 源 于 “ ” 灵 感 茎 的
索到 目标微 波 , 把微 波承 载的能 量 、 息 收集 起来 , 并 信 根据实际需要 , 或存储下来 当作绿色能 源 , 或将 其转换 成数字信号 等。
2 1 节与节问的启 示 .
禾本科植物 竹子 , 竹节处 有 其
横 隔相 连 , 与竹身构 成一 个整 体 , 以协调 变形 , 同 可 共 参 与抗 弯作用 , 这对 于 中空细 长 的竹 竿 的刚度 和稳定
性很有 意义 。受 到植 物茎 节生 长 的启 发 , 们发 明 了 人 “ 春笋建筑法 ” 把 每一层 墙板 从高 度上分 成 三 四段 预 , 制好 , 然后用 液压 顶以 l 的行 程 , m 反复顶升 , 可以很快 “ 成预期 的建筑 。又如 , 长” 自行 车车架 “ 空心 管” 的设 计灵感 正来 自于麦秆 , 鉴 其 “ 心 ” 构 , 支 持 比 借 空 结 却 它重几倍 的麦 穗力 学原 理 , 制成 的 自行 车 既有足 够 的 强度 , 又减轻 了车身 的重量。 22 茎形 态的启 示 . 云杉生长于高寒 湿润 之巅 , 之 它 所 以可 以适应 山上 长年 累月 的狂 风袭 击 , 到数 百余 达 3 3 花 色的启示 .
l 世纪英国著名的化 学家罗伯特 ?? 7
波 义 耳发 明 的“ 义 耳 试 纸 ” 启 了化 学 指 示 剂 历 史 的 波 开 先河。一次偶 然 的机 会 , 义耳 将 盐酸溅 到 紫 罗兰 花 波 上, 花色就 由紫色变成 了红色 。他便饶有兴趣地 取来 各 种酸做试验 , 结果 发现 , 各种 酸类都 能使紫罗 兰变成 红 色。于是 , 在紫罗
兰开花的季节里收集了大量 的紫罗兰 花瓣 , 将花瓣 泡 出浸液 来。需 要使用 的时候 , 往被 试 就
的 溶液 里 滴 进 一 滴 紫 罗兰 浸 液 。 就 这样 他 发 明 的 “ 指示
剂” 诞生 了。后 来为 了更方便使用 , 用石蕊 浸液将 纸 他
浸 透 , 把 纸 烘 干 。要 用 时 只 需 将 一 小 块 纸 片放 进 被 检 再
验的溶液里 , 根据纸 的颜色变化就能知道这种溶 液是呈 酸性还是碱性 , 从而成为 p H试纸 的雏形 。 4 源 于 “果 实”的 灵 感
年的树龄 , 因为其树 干底 部直径显著 增大 , 成一个 是 形 圆锥形 , 这样既减轻 了 自重 , 又加强 了稳定性 。人们模 原文地址:?? 6 0??
生物 学教 学 21年( 6 第7 01 第3 卷) 期
高 中 生 命 科 学 教 学 中 主 题 单 元 教 学 设 计 的 实 践 例 析 甘 静 ( 海 通 学 属 学 东 验 上 交 大 附 中 浦 实 高中 2 1 ) 0 2 00
摘 要 本文阐述 了在高中生命 科学教学 中运用 主题单元教学 思想设计 的“ 生物体中的有机化合物 ” 教学 的一个实践案例。
主题 单 元 教 学 设 计 思 维 导 图 关 键 词 高 中生 命 科 学 教 学 主题单元教学设计通常是对课程单元或 主题 模块
学习作为核心的设计 , 区别于 按课时 进行 的微 观 教学
设计 。本文 以笔者参加上海市 中小学 教师教育技术 主 讲教师培训 时设计 的 “ 生物体 中 的有机 化合 物 ” 主题
单元教学设 计为例 , 结合 用思维 导 图软件 Femn re i d整 理 的思路 图, 阐述运 用促进 信息技术 与课 程教 学整合 的各种方法于主题单元教学实践 的一点认识。
1 运 用 内 容 组 织 方 法 , 据 教 学 规 律 , 行 单 元 化 规 依 进 划
上海市 高中《 生命科学 》 1 第 2章一节 “ 物 第 册 生 体 中的有机化合物” 教学 内容是各种复杂的有机物分 ,
子 。本节课大多 为微观抽 象概念 的学 习 , 学生 的有意 注意难 以长时间维持 。单元 中单课的排序可 以各个 目 标之间的前提关系为基础 , 按照 : ①先前 的学 习支持新 的学习 ; ②重 要的是进 行学 习分析 , 以便 确定 各技能的 教学顺序 ; 顷序 的完整 ; ③J ④去掉与眼前学 习任务无 关 的 目标或 以后再教 的原则操 作 l 。因此 , _ 2 J 将本节 内容 作 为一个 主题进行教学 , 并对教材 内容进行 重新 编排 , 将其分成三个专题来进行高 中生命科学教学 的思维 导 图( 1 。 图 )
先构 建 有机 物 概 念 学习内容组织包 括 了学
习 内容 的选 择 与组织 等。
其 中内容组织方法在此是指进行主题 单元化规划 的方
法, 即将具有较强内在联 系、 具有共 同主题 的 内容整合 专题一:实验2 1 . 食物中营养成分的鉴定 l 课时 :有机物和糖类 专 题二 :认识肯机物分 子 第2 课时 :蛋 白
第3 课时: 核酸、 脂质和 维生索卜——_④ 将 所学原理迁移到核酸结构的学 习 _ {
题 三 :研 究 活 动 “ 养 与 健 康 调 查 ” 营 图 1 内 容组 织思 维 导 图
在 学 习内容 的组织上 , 据生 物小分子 形成大 分 根
类学 习来理解 掌握大 分子是 由小分 子形 成的原理 , 第
子的共 性 , 合理确定各专题的顺序 。由专题 一 的实验 , 先 获得 生物体 中存在有 机物 的感性 认识 ; 进入 专题 再
二课时运用前 述 原理 解决 本 专题 重 难点 蛋 白质 的学 习。第 三课 时 则将 所 学原 理 迁移 到 核酸 结构 的 学 习
二 学习各种有机 物分子 的结构 和生 理作用 ; 确定专 题 二 中 3课时的 内容 组织 方法 的理 由是 : 由于 学生在 化
学课上还未学习相关 有机 化学基 本知 识 , 以在第 一 所
中, 比较脂质 、 维生素在构成上 与糖类蛋 白质和核酸 的 异同点 ; 专题 三再展 开学生 自主研究活动 “ 营养与健康
调查 ” 。通过三个专题 , 在专题层面上实现从感性 到理
课时先构建有机物概 念 , 由有机 物 中 比较 简单 的糖 再 尼龙 搭扣 的诞 生是从果 实 中受启 发 的经典案例 。
它的发 明者是瑞士工程师乔治 ?? ?? 德 梅斯特拉尔 。2 0 性再到感性 的认知学 习过程 。这样 , 学生从实验 开始 , 5 源 于 “ ” 灵 感 根 的
“ 钢筋混泥土” 的发 明源 于植物根 系的特点 。法国 园艺师约瑟夫 ?? 尼哀为 了解决 养花的大 陶盆不结 实 莫 的问题 , 曾先后 试用木材 和水 泥来做花 盆 , 他 但效果 都 不理想。他依然经 常为园艺场 中水泥制成 的蓄水 池和 花坛被撞坏 而烦恼 。一 日, 他不慎将 花盆再 次撞 坏 , 在
世纪 4 0年代末 , 他经 常带 着 自己的爱 犬 到森 林 中漫 步, 而每次返 回时他 都发现裤子和狗身上粘 满了苍耳 、
牛蒡等刺果 。受好奇 心 的驱 使 , 治用 显微镜 进行 观 乔 察, 发现无数的小钩子挂在裤 料上 , 不能轻 易脱落。经 过 8 的实验 , 于发 明 了既 容易 系上 又容易解 开 的 年 终
收拾残花时 , 下意识地注意到, 土壤虽然松散 , 能在植 却 物交叉延伸的根须 四周黏结聚集到一起 。受 此启发 , 他
试着用 旧铁丝仿 造植 物 的根 系织 成交 叉结构 , 再用 水 泥、 石子浇铸 在 一起 , 成 的花坛 、 池牢 固度 大大增 砌 水
尼龙搭 扣。再如 , 代 有一种 可 以阻止骑 兵前进 的武 古 器 叫铁蒺藜 , 这种 武器 的原形 就来 源于 一种植 物 的果
实 , 的刺 非 常 坚 硬 , 果 马 蹄 踏 上 都 会 被 刺 到 , 人 它 如 有
便把铁制作成蒺藜果的形状用 以御敌 。
强, 这也为钢筋混凝土结构的制作提供 了思路 。堂 堂 21年( 6 第7 01 第3卷) 期
5 ?? 9
植 物 器 官 的 仿 生 学 案 例
李希 明 ( 南 安阳 县 六高 中 44 河 省 市滑 第 级 学 5 ̄) 6 1 源 于 “ ” 灵 感 叶 的
仿云 杉对 大风 的适应 性特 点 , 建造 在 山顶上 的 电视 把 1 1 叶形的启示 .
相传 春秋 战 国时代 ( 元前 4 0~ 公 5
塔设计成 类似 圆锥体 , 能抵抗住 大风袭击 。 同样 , 就 所
有 的塔或 高烟 囱 , 至超高 层建筑 几乎 无 一例外 地 采 甚 用底大顶 小的形状 。
5 0年 ) 0 的鲁 国工 匠鲁班 , 在上 山伐木 途 中 , 指被 茅 手 草划破 , 他仔细观察发现 , 原来茅草 叶子两边 长着锋 利 的锯齿 , 于是受到启发 。经反复实践 , 制成人 类史上 第 一
23 年轮 的启示 .
木本植物 的年轮状 结构 , 生理 系 是
架 带 有 锯 齿 的木 工 锯 。
统在温和 的条件下无粘结 的缓慢 而渐进形成 。科学家 正在研究 开发 仿年轮结构 的壳 聚糖棒 材 。这种 材质具 12 叶脉的启示 . 一
浮水 植物王莲有 “ 中花王” 水 之称 。
个体 重 3 k 5 g的人坐 在上 面 也不 会 下沉 。原来 王 莲
圆形 叶 片 的 直 径 可 达 l~ . 背 面 有 许 多 相 互 交 错 2 5 m, 有 同心 圆层叠 结构 , 具有较高 的力学强 度 , 有望 作为骨 折 处 理 的 固定 材 料 。 3 源 于 “ ” 灵 感 花 的
的叶脉 骨架结构 , 面还 有气 室使 得 叶片 可稳定 地 浮 里
在水面。受 叶脉支撑 作用 的启 发 , 国著 名 建筑 师 约 英 瑟, 以钢铁和玻璃 为建材 , 计 了一 座顶棚跨 度很大 的 设 展览 大厅—— “ 水晶宫 ” 它 既轻 巧 、 伟 又经 济耐用 , , 雄 不仅成 就了 15 年 的第一届世博 会 , 为近现代功 能 81 也 主义建筑构建 了雏形。
13 叶 面 的 启 示 . 德 国 波 恩 大 学 的科 研 人 员 发 现 , 莲 3 1 花序 的启 示 向 日葵又名朝 阳花 , . 它的最 大特点 就是 向阳而生 , 以便 吸收 到尽可 能多 的 阳光。德 国建 筑学家从 向 日葵 上获得 灵感 , 建成 了能 随太 阳转 动 的
向 日葵旋转房 屋 。它装有如 同雷达一样 的红外 线跟踪 器, 只要 天一亮 , 屋上 的 马达就开 始启 动 , 房 屋迎 房 使
着太 阳缓慢转 动 , 始终与太 阳保持最佳 角度 , 阳光最 使 大 限度地 照进屋 内。夜 间 , 房屋 又在 不知 不 觉 中慢 慢
叶上 有许 多非 常微小 的绒毛和蜡质 凸起物 。这种粗糙 的叶片是干 净 的 , 表 面光 滑 的叶 片 反 而需 要 清洗 。 而
模仿 莲叶的 自
净原理 , 人们 开 发 出具有 防 污功 能的 自 净涂层 产品 , 其表面会 形成类似莲 叶的 凹凸形貌 , 筑 构 一
复位 。这种建 筑能 够充 分利 用太 阳能 , 保证 房屋 的 日 常供热和用 电。因为在房顶上安置 了太 阳能 电池和聚 光镜 , 以建筑 物能将光能储存起来 , 阴雨天 和夜晚 所 供 使用 。
3 2 花形 的启 示 凌 霄花 , 状似钟 , . 形 又似喇 叭 , 口 开 广大 , 尾部狭 长 , 这个结构可 以更充分地 吸收大 自然 的
能量 。科学家模 拟 凌霄 花 的形 状制 成 了微波 收 集器 , 阔 口窄尾 的微 波收集器 , 灵敏度异常高 , 以尽 可能搜 可 层疏水层。这样 一来 , 灰尘颗粒 只好在涂层表面 “ 悬
空而立 ” 并最终在风雨 冲刷 下 “ , 一扫 而净 ” 。此外 , 叶 面形状 也启迪 了人们 的思维 。椰子 树很高 , 叶片 巨大 ,
但每遇 飓风和暴 雨也很 少被 折 断 。研究 发 现 , 子 叶 椰 面呈“ ” 形 , 以承受 更 大 的压 力 。据此 , 筑 师 之 字 可 建 设计 出了结构 薄、 面积大的楼房顶棚 、 薄型石棉板等 。 2 源 于 “ ” 灵 感 茎 的
索到 目标微 波 , 把微 波承 载的能 量 、 息 收集 起来 , 并 信 根据实际需要 , 或存储下来 当作绿色能 源 , 或将 其转换 成数字信号 等。
2 1 节与节问的启 示 .
禾本科植物 竹子 , 竹节处 有 其
横 隔相 连 , 与竹身构 成一 个整 体 , 以协调 变形 , 同 可 共 参 与抗 弯作用 , 这对 于 中空细 长 的竹 竿 的刚度 和稳定
性很有 意义 。受 到植 物茎 节生 长 的启 发 , 们发 明 了 人 “ 春笋建筑法 ” 把 每一层 墙板 从高 度上分 成 三 四段 预 , 制好 , 然后用 液压 顶以 l 的行 程 , m 反复顶升 , 可以很快 “ 成预期 的建筑 。又如 , 长” 自行 车车架 “ 空心 管” 的设 计灵感 正来 自于麦秆 , 鉴 其 “ 心 ” 构 , 支 持 比 借 空 结 却 它重几倍 的麦 穗力 学原 理 , 制成 的 自行 车 既有足 够 的 强度 , 又减轻 了车身 的重量。 22 茎形 态的启 示 . 云杉生长于高寒 湿润 之巅 , 之 它 所 以可 以适应 山上 长年 累月 的狂 风袭 击 , 到数 百余 达 3 3 花 色的启示 .
l 世纪英国著名的化 学家罗伯特 ?? 7
波 义 耳发 明 的“ 义 耳 试 纸 ” 启 了化 学 指 示 剂 历 史 的 波 开 先河。一次偶 然 的机 会 , 义耳 将 盐酸溅 到 紫 罗兰 花 波 上, 花色就 由紫色变成 了红色 。他便饶有兴趣地 取来 各 种酸做试验 , 结果 发现 , 各种 酸类都 能使紫罗 兰变成 红 色。于是 , 在紫罗
兰开花的季节里收集了大量 的紫罗兰 花瓣 , 将花瓣 泡 出浸液 来。需 要使用 的时候 , 往被 试 就
的 溶液 里 滴 进 一 滴 紫 罗兰 浸 液 。 就 这样 他 发 明 的 “ 指示
剂” 诞生 了。后 来为 了更方便使用 , 用石蕊 浸液将 纸 他
浸 透 , 把 纸 烘 干 。要 用 时 只 需 将 一 小 块 纸 片放 进 被 检 再 验的溶液里 , 根据纸 的颜色变化就能知道这种溶 液是呈 酸性还是碱性 , 从而成为 p H试纸 的雏形 。 4 源 于 “果 实”的 灵 感
年的树龄 , 因为其树 干底 部直径显著 增大 , 成一个 是 形 圆锥形 , 这样既减轻 了 自重 , 又加强 了稳定性 。人们模 阅读详情:?? 6 0??
生物 学教 学 21年( 6 第7 01 第3 卷) 期
高 中 生 命 科 学 教 学 中 主 题 单 元 教 学 设 计 的 实 践 例 析 甘 静 ( 海 通 学 属 学 东 验 上 交 大 附 中 浦 实 高中 2 1 ) 0 2 00
摘 要 本文阐述 了在高中生命 科学教学 中运用 主题单元教学 思想设计 的“ 生物体中的有机化合物 ” 教学 的一个实践案例。
主题 单 元 教 学 设 计 思 维 导 图 关 键 词 高 中生 命 科 学 教 学 主题单元教学设计通常是对课程单元或 主题 模块
学习作为核心的设计 , 区别于 按课时 进行 的微 观 教学
设计 。本文 以笔者参加上海市 中小学 教师教育技术 主 讲教师培训 时设计 的 “ 生物体 中 的有机 化合 物 ” 主题
单元教学设 计为例 , 结合 用思维 导 图软件 Femn re i d整 理 的思路 图, 阐述运 用促进 信息技术 与课 程教 学整合 的各种方法于主题单元教学实践 的一点认识。
1 运 用 内 容 组 织 方 法 , 据 教 学 规 律 , 行 单 元 化 规 依 进 划
上海市 高中《 生命科学 》 1 第 2章一节 “ 物 第 册 生 体 中的有机化合物” 教学 内容是各种复杂的有机物分 ,
子 。本节课大多 为微观抽 象概念 的学 习 , 学生 的有意 注意难 以长时间维持 。单元 中单课的排序可 以各个 目 标之间的前提关系为基础 , 按照 : ①先前 的学 习支持新 的学习 ; ②重 要的是进 行学 习分析 , 以便 确定 各技能的 教学顺序 ; 顷序 的完整 ; ③J ④去掉与眼前学 习任务无 关 的 目标或 以后再教 的原则操 作 l 。因此 , _ 2 J 将本节 内容 作 为一个 主题进行教学 , 并对教材
内容进行 重新 编排 , 将其分成三个专题来进行高 中生命科学教学 的思维 导 图( 1 。 图 )
先构 建 有机 物 概 念 学习内容组织包 括 了学
习 内容 的选 择 与组织 等。
其 中内容组织方法在此是指进行主题 单元化规划 的方
法, 即将具有较强内在联 系、 具有共 同主题 的 内容整合 专题一:实验2 1 . 食物中营养成分的鉴定 l 课时 :有机物和糖类 专 题二 :认识肯机物分 子 第2 课时 :蛋 白
第3 课时: 核酸、 脂质和 维生索卜——_④ 将 所学原理迁移到核酸结构的学 习 _ {
题 三 :研 究 活 动 “ 养 与 健 康 调 查 ” 营 图 1 内 容组 织思 维 导 图
在 学 习内容 的组织上 , 据生 物小分子 形成大 分 根
类学 习来理解 掌握大 分子是 由小分 子形 成的原理 , 第
子的共 性 , 合理确定各专题的顺序 。由专题 一 的实验 , 先 获得 生物体 中存在有 机物 的感性 认识 ; 进入 专题 再
二课时运用前 述 原理 解决 本 专题 重 难点 蛋 白质 的学 习。第 三课 时 则将 所 学原 理 迁移 到 核酸 结构 的 学 习
二 学习各种有机 物分子 的结构 和生 理作用 ; 确定专 题 二 中 3课时的 内容 组织 方法 的理 由是 : 由于 学生在 化
学课上还未学习相关 有机 化学基 本知 识 , 以在第 一 所
中, 比较脂质 、 维生素在构成上 与糖类蛋 白质和核酸 的 异同点 ; 专题 三再展 开学生 自主研究活动 “ 营养与健康
调查 ” 。通过三个专题 , 在专题层面上实现从感性 到理
课时先构建有机物概 念 , 由有机 物 中 比较 简单 的糖 再 尼龙 搭扣 的诞 生是从果 实 中受启 发 的经典案例 。
它的发 明者是瑞士工程师乔治 ?? ?? 德 梅斯特拉尔 。2 0 性再到感性 的认知学 习过程 。这样 , 学生从实验 开始 , 5 源 于 “ ” 灵 感 根 的
“ 钢筋混泥土” 的发 明源 于植物根 系的特点 。法国 园艺师约瑟夫 ?? 尼哀为 了解决 养花的大 陶盆不结 实 莫 的问题 , 曾先后 试用木材 和水 泥来做花 盆 , 他 但效果 都 不理想。他依然经 常为园艺场 中水泥制成 的蓄水 池和 花坛被撞坏 而烦恼 。一 日, 他不慎将 花盆再 次撞 坏 , 在
世纪 4 0年代末 , 他经 常带 着 自己的爱 犬 到森 林 中漫 步, 而每次返 回时他 都发现裤子和狗身上粘 满了苍耳 、
牛蒡等刺果 。受好奇 心 的驱 使 , 治用 显微镜 进行 观 乔 察, 发现无数的小钩子挂在裤 料上 , 不能轻 易脱落。经 过 8 的实验 , 于发 明 了既 容易 系上 又容易解 开 的 年 终
收拾残花时 , 下意识地注意到, 土壤虽然松散 , 能在植 却 物交叉延伸的根须 四周黏结聚集到一起 。受 此启发 , 他
试着用 旧铁丝仿 造植 物 的根 系织 成交 叉结构 , 再用 水 泥、 石子浇铸 在 一起 , 成 的花坛 、 池牢 固度 大大增 砌 水
尼龙搭 扣。再如 , 代 有一种 可 以阻止骑 兵前进 的武 古 器 叫铁蒺藜 , 这种 武器 的原形 就来 源于 一种植 物 的果
实 , 的刺 非 常 坚 硬 , 果 马 蹄 踏 上 都 会 被 刺 到 , 人 它 如 有
便把铁制作成蒺藜果的形状用 以御敌 。
强, 这也为钢筋混凝土结构的制作提供 了思路 。 范文七:仿生学的例子
1、苍蝇-----小型气体分析仪。 2、萤火虫-----人工冷光。 3、电鱼------伏特电池。
4、水母------水母耳风暴预测仪。 5、蛙眼------电子蛙眼。
6、蝙蝠超声定位器的原理------探路仪”。 7、蓝藻-----光解水的装置。
8、人体骨胳肌肉系统和生物电控制的研究,——步行机。 9、动物的爪子------现代起重机的挂钩。 10、动物的鳞甲------屋顶瓦楞。 11、鱼的鳍------桨。
12、螳螂臂,或锯齿草------锯子。 13、苍耳属植物-------尼龙搭扣。
14、龙虾-------气味探测仪。
15、壁虎脚趾------粘性录音带。
16、贝-----外科手术的缝合到补船等。 17、鲨鱼-----泳衣。 18、鸟----飞机。
19、鱼------潜水艇。
乌贼和鱼雷诱饵:乌贼体内的囊状物能分泌黑色液体,遇到危险时它便释放出这种黑色液体,诱骗攻击者上当.潜艇设计者们仿效乌贼的这一功能读者设计出了鱼雷诱饵.鱼雷诱醋似袖珍潜艇,可按潜艇的原航向航行,航速不变,也可模拟噪音、螺旋节拍、声信号和多普勒音调变化等.正是它这种惟妙惟肖的表演,令敌潜艇或攻击中的鱼雷真假难辩,最终使潜艇得以逃脱。
长颈鹿和“抗荷服”:长颈鹿是目前世界上最高的动物,其大脑和心脏的距离约3米,完全是靠高达160~260毫米汞柱的血压把血液送到大脑的.按一般分析,当长颈鹿低头饮水时,大脑的位置低于心脏,大量的血液会涌入大脑,使血压更加增高,那么长颈鹿会在饮水时得脑充血或血管破烈等疾病而死.但是裹在长颈鹿身上的一层、厚皮紧紧箍住了血管,限制了血压,飞机设计师和航空生物学家依照长颈鹿皮肤原理,设计出一种新颖的“抗荷服”,从而解决了超高速歼击机驾驶员在突然加速爬升时因脑部缺血而引起的痛苦.这种“抗荷服”内有一装置,当飞机加速时可压缩空气,也能对血管产生相应的压力,这比长颈鹿的厚皮更高明了。
鲸鱼和潜艇的“鲸背效应”:当代核潜艇能长时间潜航于冰海之下,但若在冰下发射导弹,则必须破冰上浮,这就碰到了力学上的难题.潜舴专家从鲸鱼每隔10分钟必须破冰呼吸一次中得到启迪,在潜艇顶部突起的指挥台围壳和上层建筑方面,作了加强材料力度和外形仿鲸背处理,果然取得了破冰时的“鲸背效应”。
蝴蝶和卫星控温系统:遨游太空的人造卫星,当受到阳光强烈辐射时,卫星温度会高达200摄氏度;而在阴影区域,卫星温度会下降至零下200摄氏度左右,这很容易烤坏或冻坏卫星上的精密仪器仪表,它一度曾使航天科学家伤透了脑筋.后来,人们从蝴蝶身上受到启迪.原来,蝴蝶身体表面生长着一层细小的鳞片,这些鳞片有调节体温的作用.每当气温上升、阳光直射时,鳞片自动张开,以减少阳光的辐射角度,从而减少对阳光热能的吸收;当外界气温下降时,鳞片自动闭合,紧贴体表,让
阳光直射鳞片,从而把体温控制在正常范围之内.科学家经过研究,为人造地球卫星设计了一种犹如蝴蝶鳞片般的控温系统。 蚊子雨
属生物迁徙范畴,蚊子大量迁徙,所经之地如雨下不止,故称为蚊子雨。最早出现在中国南北朝时期,蚊子雨最为严重的时期是满清,场面之惨烈闻所未闻。新中国成立后不久蚊子雨灾害虽偶有发生但受灾面积较小,小平同志南巡讲话改革开放之后蚊子雨现象基本消失,但自然学家梓朕发现,蚊子雨在网络时常出现,日趋严重,呼吁有关部门及早做好自然灾害应对准备。 汪溅飓
飓风的一种,杂带雨水并发汪汪声,所经之处乌烟瘴气杂草横飞,一般情况下,当汪溅飓出现后仅接着必然产生风战现象,下面我们将解释什么是风战。 风战
当风速超过12级2倍的风力之后,统称为“风战”,届时任何防御措施均无济于事,只能等待风战尽快停止,好重建家园,但也有生灵被风战吹走了之后再也没回来过。 腥缠布
这里的“布”不是布匹,而是瀑布的布,腥缠布位于烟云十六州,基本不对公众开放,属国家特级自然景观保护单位。其实腥缠布是自然景观,不应属自然现象范畴,但是我国《地区自然现象命名实施细则》明文规定“腥缠布”属自然现象,不得归类于自然景观范围,违者视情节性质予以3000元以上5000元以下罚款,涉及违反其他法律法规的按有关法律法规规定数罪并罚。 悲暗
只有在夜间才会发生的一种自然现象,当悲暗发生时,所有无光照生物感到莫名的情绪低落悲哀无比,就连著名谐星小沈阳也愁眉苦
脸,悲暗因此而得名。当有光线照射时,生物情绪将不受悲暗影响。 滴塑
1997至2008十一年间,自然学家fearless在中国进行地下自然现象考察时发现,中国城市下水道网络体系存在一种奇特的现象,既是滴塑,当下水道臭水流量骤减或没有臭水流过时,这一现象最为严重,由于身处地表之下,加之城市排水管道错综复杂,滴塑灾害难以清除。09新春伊始,汪溅飓观测预警中心的砖家噱者们决定小范围人工制造风战,以彻底肃清城市下水道网络体系滴塑现象。
杨氏大火
这种大火被著名网拍麻豆儿杨依力小盆友发现,固而被命名为杨氏大火,杨氏大火的特性是聚集数量可观的围观者后,点燃烟花超建筑物易燃处进行滋射,对楼层的高度也有一定要求。杨氏大火火势迅猛,视觉效果甚是壮观,但所有围观者和知情者必须保持缄默,在大火熄灭后置若罔闻。 瑞星汇露
发现的自然现象,也属天文奇观范畴,就是瑞星汇集的露水嘛,很容易理解。瑞星汇露具备可控制汪溅飓走向及出现频率的奇异功能,自然界真是奇妙无比乐趣横生,一物必有一物降果然是铁律天条。 范文八:仿生学例子 一
1.壁虎脚趾对制造能反复使用的粘性录音带提供了令人鼓舞的前景。 2.贝用它的蛋白质生成的胶体非常牢固,这样一种胶体可应用在从外科手术的缝合到补船等一切事情上。 3.从萤火虫到人工冷光;
4.苍耳属植物获取灵感发明了尼龙搭扣。 5.电鱼与伏特电池;
6.水母的顺风耳,仿照水母耳朵的结构和功能,设计了水母耳风暴预测仪,能提前15小时对风暴作出预报,对航海和渔业的安全都有重要意义。
7.由令人讨厌的苍蝇,仿制成功一种十分奇特的小型气体分析仪。已经被安装在宇宙飞船的座舱里,用来检测舱内气体的成分。 8.屋顶瓦楞模仿动物的鳞甲
9.人们根据蛙眼的视觉原理,已研制成功一种电子蛙眼。这种电子蛙眼能像真的蛙眼那样,准确无误地识别出特定形状的物体。把电子蛙眼装入雷达系统后,雷达抗干扰能力大大提高。这种雷达系统能快速而准确地识别出特定形状的飞机、舰船和导弹等。特别是能够区别真假导弹,防止以假乱真。
电子蛙眼还广泛应用在机场及交通要道上。在机场,它能监视飞机的起飞与降落,若发现飞机将要发生碰撞,能及时发出警报。在交通要道,它能指挥车辆的行驶,防止车辆碰撞事故的发生。
10.根据蝙蝠超声定位器的原理,人们还仿制了盲人用的“探路仪”。这种探路仪内装一个超声波发射器,盲人带着它可以发现电杆、台阶、桥上的人等。如今,有类似作用的“超声眼镜” 1
范文九:仿生学举15个例子: 从萤火虫到人工冷光; 电鱼与伏特电池;
水母的顺风耳,仿照水母耳朵的结构和功能,设计了水母耳风暴预测仪,能提前15小时对风暴做出预报,对航海和渔业的安全都有重要意义。
5。人们根据蛙眼的视觉原理,已研制成功一种电子蛙眼。这种电子蛙眼能像真的蛙眼那样,准确无误地识别出特定形状的物体。把电子蛙眼装入雷达系统后,雷达抗干扰能力大大提高。这种雷达系统能快速而准确地识别出特定形状的飞机、舰船和导弹等。特别是能够区别真假导弹,防止以假乱真。
电子蛙眼还广泛应用在机场及交通要道上。在机场,它能监视飞机的起飞与降落,若发现飞机将要发生碰撞,能及时发出警报。在交通要道,它能指挥车辆的行驶,防止车辆碰撞事故的发生。
6。根据蝙蝠超声定位器的原理,人们还仿制了盲人用的“探路仪”。这种探路仪内装一个超声波发射器,盲人带着它可以发现电杆、台阶、桥上的人等。如今,有类似作用的“超声眼镜”也已制成。
7。模拟蓝藻的不完全光合器,将设计出仿生光解水的装置,从而可获得大量的氢气。
8。根据对人体骨胳肌肉系统和生物电控制的研究,已仿制了人力增强器——步行机。
9。现代起重机的挂钩起源于许多动物的爪子。 10。屋顶瓦楞模仿动物的鳞甲。 11。船桨模仿的是鱼的鳍。
12。锯子学的是螳螂臂,或锯齿草。
13。苍耳属植物获取灵感发明了尼龙搭扣。
14。嗅觉灵敏的龙虾为人们制造气味探测仪提供了思路。
15。壁虎脚趾对制造能反复使用的粘性录音带提供了令人鼓舞的前景。
16。贝用它的蛋白质生成的胶体非常牢固,这样一种胶体可应用在从外科手术的缝合到补船等一切事情上
范文十:人类根据动植物的仿生学创造的发明
1.由令人讨厌的苍蝇,仿制成功一种十分奇特的小型气体分析仪。已经被安装在宇宙飞船的座舱里,用来检测舱内气体的成分。 2.从萤火虫到人工冷光;
3。电鱼与伏特电池;
4。水母的顺风耳,仿照水母耳朵的结构和功能,设计了水母耳风暴预测仪,能提前15小时对风暴作出预报,对航海和渔业的安全都有重要意义。
5。人们根据蛙眼的视觉原理,已研制成功一种电子蛙眼。这种电子蛙眼能像真的蛙眼那样,准确无误地识别出特定形状的物体。把电子蛙眼装入雷达系统后,雷达抗干扰能力大大提高。这种雷达系统能快速而准确地识别出特定形状的飞机、舰船和导弹等。特别是能够区别真假导弹,防止以假乱真。
电子蛙眼还广泛应用在机场及交通要道上。在机场,它能监视飞机的起飞与降落,若发现飞机将要发生碰撞,能及时发出警报。在交通要道,它能指挥车辆的行驶,防止车辆碰撞事故的发生。
6。根据蝙蝠超声定位器的原理,人们还仿制了盲人用的“探路仪”。这种探路仪内装一个超声波发射器,盲人带着它可以发现电杆、台阶、桥上的人等。如今,有类似作用的“超声眼镜”也已制成。
7。模拟蓝藻的不完全光合器,将设计出仿生光解水的装置,从而可获得大量的氢气。
8。根据对人体骨胳肌肉系统和生物电控制的研究,已仿制了人力增强器——步行机。
9。现代起重机的挂钩起源于许多动物的爪子。 10。屋顶瓦楞模仿动物的鳞甲。 11。船桨模仿的是鱼的鳍。
12。锯子学的是螳螂臂,或锯齿草。
13。苍耳属植物获取灵感发明了尼龙搭扣。
14。嗅觉灵敏的龙虾为人们制造气味探测仪提供了思路。
15。壁虎脚趾对制造能反复使用的粘性录音带提供了令人鼓舞的前景。
16。贝用它的蛋白质生成的胶体非常牢固,这样一种胶体可应用在从外科手术的缝合到补船等一切事情上。
【篇二:荷叶仿生学例子】
仿生学(bionics)是模仿生物特殊本领的一门科学。仿生学借以了解生物的结构和功能原理,来研制新的机械和新技术,或解决机械技术的难题,1960年由美国的j.e.steele首先提出。仿生学这个名词来源于希腊文“bio”,意思是“生命”,字尾“nic”有“具有……的性质”的意思。他认为“仿生学是研究以模仿生物系统的方式、或是以
具有生物系统特征的方式、或是以类似于生物系统方式工作的系统的科学”。仿生学主要是观察、研究和模拟自然界生物各种各样的特殊本领,包括生物本身结构、原理、行为、各种器官功能、体内的物理和化学过程、能量的供给、记忆与传递等。从而为科学技术中利用这些原理,提供新的设计思想、工作原理和系统架构的技术科学。
【篇三:荷叶仿生学例子】
6 2? 生 物学 教学 2 0 1 3 年( 第3 8 卷) 第4 期 荷 叶 效 应 及 其在 仿 生 学 上 的应 用 姜淑 慧 ( 河 北 省 廊 坊 师 范 学 院 生 命 科 学 学 院O 6 5 O O O ) 摘 要 本文论述 了 荷叶效应 的机理及其在仿生 学上的应用。
荷叶效应 机理 仿生学 应用 关键词 荷花 出淤泥 而不染 , 象征 着高 洁 与美丽 。荷 花之 所 以能“ 出淤泥而不染 ” 是 源于荷 叶所 独特 的“ 荷 叶效 应” 。波恩大学 的植物学 家威廉 ?巴特 洛特 等 j 通过 对 荷叶表 面结构 的观察 和分 析 , 揭开 了荷叶 叶 面的奥 多直径 为 2 0 0 n m 左 右 的突 起组 成 ) , 这 些乳 突 的平 均 间距约 1 2 1 a , m。这些 乳突进一步组合在一起 , 在荷 叶叶 面形成一个 挨一个 隆起 的“ 小 山包 ” , “ 山包 ” 上长满 了 绒 毛。每两 个 “ 小 山包 ” 之 间的距 离 约为 2 0~4 0 1 x m, 在“ 山包 ” 顶 又长出了一个个 馒头状 的“ 碉堡” 凸顶 , 整 个表 面被微 小的蜡 晶所 覆盖 ( 大约 2 0 0 i r m一 2 1 x m) 。在 妙 即“ 荷 叶效应 ” , 荷叶效应 主要 是指 荷叶表 面具 有超 疏水 以及 自洁的特性 。
1 荷叶效应机 理 “ 山包 ” 间的凹陷部分 充满着 空气 , 这 样就 在紧贴 叶面 荷叶的基本化学 成分是纤 维素 、 上形 成一 层极薄 、 只 有纳米 级厚 的空气 层 。这 就使 得 在尺 寸上 远大 于这 种 结构 的灰 尘 、 雨水 等 降落在 叶面 上后 , 隔着一层 极 薄 的空气 , 只能 同 叶面上 “ 山包 “ 的 凸顶形成几 个点 接触 , 由于空 气 层 、 “ 山包 ” 状 突起 和 蜡质 层的共 同托持作用 , 使得水滴 不能渗透 , 而却 能 自 由滚动 。雨滴在 自身 的表 面张力 作用 下形 成球 状 , 滚 1 . 1 荷 叶 自洁效应 淀粉等 多糖类 的碳水 化合 物 , 有丰 富的 羟基 (一o n) 、 氨基 (一N H 2 ) 等极 性基 团 , 在 自然 环境 中很 容易 吸 附 水分 或污渍 , 但荷 叶叶面却呈现 出极 强的疏 水性 , 滴 落 在荷 叶上 的水会 自动聚集成一个个 自由滚动 的水珠 滚 离 叶面 , 水珠在滚离 中还能把落 在叶面上 的尘土 、 污泥
粘 吸带走 , 使 叶面始终 保持 干净 , 这 就 是著 名 的“ 荷 叶 自洁效应” 。
离叶面 , 同时还把一 些灰 尘污泥的颗粒一起 带走 , 达 到 自我洁净 的效果 。
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