遇到問題難解決？生物身上找答案

2023-04-01 03:35:11

在飛機製造過程中，我們從鳥身上學到了設計機翼，從蜻蜓身上學到了機翼減震，從蝙蝠身上學到了雷達導航，從蒼蠅身上學到了平衡著陸等等。生物的飛行方式有它們自己的特點，我們都學到了一些東西。但是你知道，在水中遊泳的鯊魚也能引導我們提高我們的飛機。如今的化妝品經常被宣傳為含有「天然植物成分」。很難說這些成分能被皮膚吸收多少，但是這些動物的行為可能會給化妝品製造商一些真正的靈感。

鯊魚飛毛腿的秘密

鯊魚被稱為「海洋獵豹」，時速可達110至130公裡。他們依靠什麼來抵抗水的阻力？過去，我們認為它是一個流線型的身體和強壯的尾鰭，但最近我們發現它的鱗片也有一些秘密。

-1。鯊魚有鱗片嗎？如果你能從頭到尾觸摸到鯊魚，你會覺得它很光滑，但是如果你反過來觸摸它，你會發現它的皮膚更像砂紙，而且感覺被扎了。在科學家的顯微鏡下，鯊魚不僅有鱗片，還有身體上不平坦的鱗片，它們向上傾斜，與身體成40度角。這樣的鱗片可以讓它遊得更快。

在水流和氣流等流體中，當它們在外力作用下快速流動時，前面速度快的流體和後面沒有加速的流體就會分離。這種現象被稱為流體分離。連續的流體分離會產生渦流，這將產生阻力並降低物體的速度。我們也能感覺到流體的分離。當你坐在高速列車上時，如果你把手垂直於氣流伸出窗外，你的手會被向後推。原因是除了氣流推動你的手所產生的阻力之外，還有氣流在你的手周圍向後移動。根據流體力學定律，在你的手後面會形成一個空的稀薄空氣的漩渦，壓力會降低。所以手落到了後面。高速運動的鯊魚和飛機也會在與前進方向相反的流體中遇到這樣的阻力，鯊魚的薄層就是因此而誕生的。

科學家設計了一個隧道實驗，將光滑皮膚和鱗狀皮膚放在高速流動的水流中。用儀器測量漩渦的數量和大小。結果表明，光滑皮膚周圍的水流在皮膚上引起摩擦，造成漩渦並形成阻力。鯊魚皮周圍的漩渦大大減小，這意味著鯊魚在水中因流體分離而產生的阻力也大大減小，這是消除漩渦和保持高速的秘訣。本世紀初，遊泳者穿上模仿鯊魚皮的泳衣，多次打破世紀紀錄。

這一發現對飛機來說意義重大。飛機失事的原因無非是惡劣的天氣、飛機故障和人為失誤等。所有這些都會導致飛機的兩個機翼失去平衡，氣流不能平穩地流過機翼的上、下兩側，導致流體分離和渦流的產生，隨後是悲慘的墜毀。如果我們設計一種帶有鯊魚皮等許多微小薄片的膠帶，並將其應用於直升機旋翼葉片、機翼或機身上容易發生流體分離的部位，不僅可以提高飛機的速度，還可以提高飛機在遇到渦流時的安全性和穩定性。

蜜蜂能在雨天採花——花粉活頁夾

工蜂的生活就是勞動模範的生活。它們從出生到死亡只有幾個月的時間，但它們總是堅持採集蜂蜜的立場。烈日和暴雨都不能阻止他們「去上班」。但是他們收集的花粉不會在下雨時被衝走嗎？別擔心，他們有超強的不畏水的粘合劑。

該超強粘合劑由兩種成分組成:水性蜜蜂唾液和油性花粉油。蜜蜂的唾液中含有大量從花中獲取的花蜜。它們覆蓋花粉並使其粘在一起。第二種成分是花粉油，它覆蓋著潮溼的花粉顆粒。這有助於保持唾液的溼度和粘度，類似於覆蓋在糖漿罐上的一層食用油。這層油將唾液與+0氣體分離，大大減緩了唾液的乾燥速度。

研究人員從蜜蜂唾液中分離出花粉油，並在不同溼度條件下測試了蜜蜂唾液的粘度。研究發現，隨著溼度的增加，蜜蜂唾液會吸收更多的水分，粘度會降低。然而，當溼度降低和唾液變幹時，粘度也會降低。相反，不管溼度如何變化，塗有花粉油的唾液的粘度不受影響。

被強力膠粘著的花粉粒如何去除？水是洗不掉的，蜜蜂使用超精細的刷子。蜜蜂的腳由幾個相互連接的肢節組成，其中跗骨節在收集花粉中起著重要作用。跗骨有兩個特別大的部分。最大部分的外面覆蓋著厚厚的長鬃毛，裡面是一個光滑的稍微凹陷的區域。這是攜帶花粉的「花粉籃」。花粉團被放入這個花粉籃並帶回蜂巢。第二大部分的內部覆蓋著厚厚的羊毛，這被稱為「花卉畫」。

當蜜蜂收集花粉時，它們會迅速用上顎和前腳將花粉刮掉，並用唾液將花粉粘在一起。與此同時，它們的三對腳會靈活地移動，將花粉轉移到花粉籃中，直到花粉完全填滿。裝滿後，蜜蜂需要返回蜂巢「卸貨」。家政蜜蜂會用它們美麗的花朵來繪畫，並輕輕地刷下花粉簇。強度不可能很大，因為被這種粘合劑粘附的花粉團「吃起來軟，吃起來不硬」。洗滌越強，它們就越不會脫落。科學家認為這與裡面的水基唾液有關。當連接花粉粒時，唾液形成「流體橋」。每個流體橋都是一根內徑小於1毫米的細管。破壞它的力越大，它就越強。

現代女性需要在正式場合化妝。可以說每個女人都會買粉底，但是在炎熱的夏天，我們經常因為出汗而卸妝。在這個時候，如果有一個防水的基礎，它將非常受歡迎。蜜蜂使用的超強粘合劑就是這樣一種產品。無論多幹多溼，它都能保持穩定。卸妝時不需要額外的卸妝劑。只需要一把細刷子。這是純天然化妝品。我希望化妝品製造商能從蜜蜂身上獲得一些靈感。

貓的專業美容道具——舌頭

貓喜歡照顧自己。當它們醒著的時候，它們會花四分之一的時間清洗皮毛。他們的舌頭是他們唯一的美容梳子。他們的舌頭有什麼作用？

研究人員用CT掃描儀器獲得了貓舌頭的x光片，發現它的結構與我們想像的有些不同。我們知道貓的舌頭有許多突起。過去我們認為它是一個直立的圓錐體，但事實上它們是向後彎曲的，並且是空心。

這種乳頭使它更有用。當貓喝水時，它們用舌頭把水提起來喝。向後彎曲的乳頭使貓能夠舉起更多的水，也增加了儲水空，每個乳頭可以容納大約4.1微升的水，遠遠超過直立的乳頭。

打開的乳頭會將唾液塗抹在皮毛上。一天之內，貓會將48毫升的水轉移到皮毛上，這大約是它一天所喝水量的五分之一。唾液不僅能清潔絨毛，還能降低貓蒸發時的體溫。皮膚和最外層頭髮之間的溫差有時會高達1攝氏度。

彎曲的乳頭還有另一個特點，它的彎曲方向可以旋轉，這使得貓能夠解開扭曲的結。科學家拍攝了三隻短毛家貓梳理毛髮的過程。他們發現，當貓的舌頭碰到皮毛上的結時，乳頭會旋轉。旋轉後，乳頭頂端會變得很糾結，最終會變松，打結的頭髮會在反覆梳理後解開。

根據貓乳頭的這些特點，研究人員利用3D列印技術模仿乳頭製作了一把名為TIGR的梳子，可以解開扭曲的頭髮，更好地去除頭皮屑，並均勻地塗抹護髮素。TIGR梳頭只是第一步。研究人員已經有了更多的想法。他們認為在所有使用刷子的地方都可以考慮貓的舌頭乳頭的特徵。例如，牙刷、膏藥甚至塗睫毛膏的刷子都適合這種結構。在家具清潔方面，毛刷和清掃機器人也在不斷改進。