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人工“向日葵”面世淺談仿生學(xué)

2019-11-08 10:43:31來源：儀器網(wǎng)關(guān)鍵詞：仿生閱讀量：6838

導(dǎo)讀：大自然的神奇在于它給每種生物提供了不同的生存方式，而科研的智慧有時(shí)候就是從生物不同的生存方式上汲取的靈感。無論是從蝙蝠的“視聽”上謀得經(jīng)驗(yàn)發(fā)展出雷達(dá)，還是從蝴蝶的鱗片中獲得思路發(fā)展出人造衛(wèi)星的百葉窗式控溫系統(tǒng)——仿生學(xué)許多時(shí)候是科技發(fā)展很難不被提起的話題。

　　【儀器網(wǎng) 材料化工】大自然的神奇在于它給每種生物提供了不同的生存方式，而科研的智慧有時(shí)候就是從生物不同的生存方式上汲取的靈感。無論是從蝙蝠的“視聽”上謀得經(jīng)驗(yàn)發(fā)展出雷達(dá)，還是從蝴蝶的鱗片中獲得思路發(fā)展出人造衛(wèi)星的百葉窗式控溫系統(tǒng)——仿生學(xué)許多時(shí)候是科技發(fā)展很難不被提起的話題。

　　近日，英國(guó)《自然·納米技術(shù)》雜志發(fā)表的論文中提到一種新問世的材料，這種材料具有向光性，能夠隨著光束而動(dòng)，讓自身與光束方向保持一致。這個(gè)特點(diǎn)是不是聽起來很耳熟？事實(shí)上，這種材料就是在一定程度上模擬植物的向陽性，而這種人工向光性材料也被親切地稱呼為人工“向日葵”。

　　盡管對(duì)于植物來說，向光生長(zhǎng)是一種常態(tài)，但是對(duì)于材料學(xué)來說，卻并沒有那么容易，能夠達(dá)到現(xiàn)在的成果，背后的原因離不開納米材料的飛速發(fā)展。據(jù)了解，這種新材料是將一種受熱時(shí)會(huì)收縮的熱敏聚合物結(jié)合到一種能有效完成光熱轉(zhuǎn)化的光敏納米材料中，借由吸收光改變材料溫度，再通過溫度影響材料的形狀，從而達(dá)到向光彎曲的目的。

　　而從實(shí)用的角度來看，這種材料的出現(xiàn)，無疑是為進(jìn)一步挺高光電材料的效率提供了有效的手段，此外或許在制造業(yè)、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域等都有很廣闊的前景。

　　回到仿生學(xué)的話題，生物所擁有的能力，許多時(shí)候是自然選擇形成的，對(duì)于人類來說，其中許多尚是無法理解的謎題，就像盡管我們了解了植物向陽性的原因，卻還不知道光究竟是如何造成生長(zhǎng)素分布不均勻的。也正因?yàn)槿绱?，仿生學(xué)許多時(shí)候是在求同存異，通過研究生物體的結(jié)構(gòu)與功能工作的原理，并根據(jù)這些原理發(fā)明出新的設(shè)備、工具和科技，但是卻不會(huì)一味的局限于原理本身。比如雷達(dá)采用的是電波，與蝙蝠的超聲波想比，盡管介質(zhì)不同，但是效果雷同，并且不會(huì)受到真空影響，這也使得雷達(dá)可以在航空航天領(lǐng)域也有所運(yùn)用。

　　當(dāng)然，這些只是仿生學(xué)的九牛一毛，我們總說仿生學(xué)古老而又年輕，因?yàn)樵跉v史的長(zhǎng)河中，仿生學(xué)發(fā)生了多次改變，并且演變出了更細(xì)致的分支。事實(shí)上，除了去模仿生物的生存方式來開發(fā)新技術(shù)外，通過現(xiàn)代科技還原出生物特征同樣是仿生學(xué)的重要研究項(xiàng)目。而關(guān)于這方面的運(yùn)用，較為廣為人知的領(lǐng)域，就包括智能機(jī)器人。

　　同樣是一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，包括人類在內(nèi)，對(duì)于大多數(shù)動(dòng)物來說，觸覺是了解周圍環(huán)境的一種重要方式，也是信息交互的一種手段，而用來感知觸覺的皮膚更是一件神奇且精密的“藝術(shù)品”。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，想讓機(jī)器人擁有一定的智慧并非難事，但是想讓它可以通過接觸來作出反應(yīng)卻并不容易。盡管，人類在很早前就做到了，通過在關(guān)節(jié)處安裝形變傳感器或者光敏傳感器限制智能機(jī)器人的動(dòng)作，但是這種方式仍然無法完成精密的操作。于是乎，如何模仿人類的皮膚，給智能機(jī)器安裝一種覆蓋廣、接觸反饋明顯的人造“皮膚”也就成為了仿生學(xué)在該領(lǐng)域的發(fā)展方向之一。

　　不過小編覺得，仿生學(xué)的發(fā)展，恰恰是建立在人類善于學(xué)習(xí)這個(gè)基礎(chǔ)上的，隨著相關(guān)儀器、技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，仿生學(xué)和生物研究應(yīng)該會(huì)成為一個(gè)互利互惠的關(guān)系，穩(wěn)定發(fā)展。

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