새는 날개를 펴고 공중에서 자유롭게 날 수 있다. 한비자에 따르면, 루반은 대나무를 새로 삼았고, "비행 성공 후, 3 일도 아니다" 고 한다. 하지만 사람들은 새의 날개를 모방하여 공중에서 날 수 있게 하는 것을 선호합니다. 일찍이 400 여 년 전, 이탈리아인 다빈치와 그의 조수들은 새들을 자세히 해부하고, 그들의 신체 구조를 연구하고, 그들의 비행을 자세히 관찰했다. 세계 최초의 인공 비행기인 플 래핑 날개 비행기를 설계하고 제조했습니다.
제 1 차 세계 대전 중에 잠수함은 배가 수중에서 항행할 수 있도록 군사적 필요를 위해 건설되었다. 공학 기술자는 원시 잠수함을 설계할 때 먼저 잠수함에 돌이나 납덩이를 넣어 가라앉게 한다. 수면으로 올라가야 한다면, 그들은 가지고 다니는 석두 또는 납덩이를 버리고 선체를 수면으로 돌려보낼 것이다. 나중에 개선되어, 떠 있는 상자 안에서 물을 번갈아 주입하고 배수함으로써 잠수함의 무게를 바꾸었다. 나중에 밸러스트 탱크로 바뀌었는데, 선실 윗부분에는 배기 밸브가 있고 아랫부분에는 물 분사 밸브가 있습니다. 물탱크에 바닷물이 가득 차면 선체의 무게가 늘어나 물에 잠입할 수 있다. 비상시에 스쿠버 다이빙이 필요할 때 스피드 다이빙 선실도 있습니다. 선체가 물에 잠입한 후 속잠실 안의 바닷물이 배출되었다. 밸러스트 탱크의 한 부분은 물로 채워지고 다른 부분은 비어 있으면 잠수함은 반 잠수할 수 있습니다. 잠수함이 떠오를 때, 탱크에 압축 공기로 들어가 바닷물을 배출하고, 보트 안의 해수 중량이 줄어들면 잠수함은 올라갈 수 있다. 이렇게 우월한 기계 장치는 잠수함의 자유 침몰을 실현하였다. 하지만 나중에 밝혀진 바에 따르면, 물고기의 기복 시스템은 사람들이 발명한 것보다 훨씬 간단하며, 물고기의 기복 시스템은 단지 부풀어오르는 물고기 가오리일 뿐이다. (알버트 아인슈타인, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 성공명언) 부레는 근육으로 제어되는 것이 아니라 부레에게 산소를 분비하거나 부레의 일부 산소를 다시 흡수하여 부레의 기체 함량을 조절하여 물고기의 자유 침몰을 촉진한다. 그러나, 이렇게 교묘한 물고기의 침몰 시스템은 잠수함 디자이너에 대한 계발과 도움은 이미 늦었다.
오랫동안 생물은 소리로 둘러싸인 자연 속에 살았다. 그들은 소리를 이용하여 음식을 찾고, 적의 상처를 피하고, 교배하고 번식한다. 따라서 소리는 생물에 대한 중요한 정보입니다. 이탈리아인 Spalanzanni 는 오래전에 박쥐 (Spalanzanni) 가 완전히 어두운 환경에서 자유롭게 날 수 있다는 것을 발견했고, 장애물을 피할 수 있을 뿐만 아니라 날벌레를 잡아먹을 수도 있었다. 그러나 귀를 막은 후 박쥐 어둠 속에서 움직일 수 없었다. 이러한 사실에 직면하여, 팔란사니는 박쥐 귀로 "볼 수 있다" 는 납득할 수 없는 결론을 내렸다. 제 1 차 세계대전이 끝난 후 1920 년, 하타이는 박쥐 발성의 소리 신호 주파수가 사람의 귀의 청각 범위를 넘어섰다고 생각했다. 박쥐 위치 목표를 지적하는 방법은 랑 완지가 제 1 차 세계대전에서 발명한 초음파 메아리법과 같다. 유감스럽게도, 하타이의 힌트는 사람들의 주의를 끌지 못했고, 엔지니어들도 박쥐' 메아리 위치 탐지' 기술을 가지고 있다는 것을 믿을 수 없었다. 1983 이 전자측정기를 채택할 때까지는 초음파를 발사하여 박쥐 위치를 완전히 확인할 수 없습니다. 그러나 이것은 레이더와 음파 탐지기의 초기 발명에 도움이 되지 않았다.
또 다른 예로, 곤충의 행동을 연구하는 것은 너무 늦었다. 다빈치가 조류 비행을 연구하고 첫 비행기를 만든 지 400 년이 지난 후, 사람들은 오랜 반복 연습을 거쳐 마침내 1903 년에 비행기를 발명하여 하늘로 날아가는 꿈을 현실로 만들었다. 30 년 후, 인간의 비행기는 속도, 고도, 비행 거리에서 조류를 능가하여 인간의 지혜와 재능을 보여 주었습니다. 그러나, 더 빠르고 더 높이 나는 항공기를 계속 개발하면서 디자이너들은 또 다른 난제, 즉 가스역학의 플러터 현상에 직면했다. 비행기가 비행할 때 날개 진동이 해롭다. 비행 속도가 빠를수록 날개의 떨림이 강해지고 날개가 부러져 비행기가 추락하고 많은 시험비행사들이 목숨을 잃었다. 항공기 설계자는 유해한 플러터 현상을 없애는 데 많은 노력을 기울였으며, 이 문제에 대한 해결책을 찾는 데도 오랜 시간이 걸렸다. 가중장치는 날개 앞부분의 먼 곳에 배치되어 유해한 진동을 제거한다. 그러나 곤충은 일찍이 3 억 년 전에 공중에서 비행했고, 그들도 예외 없이 플러터의 피해를 입었다. 오랜 진화 끝에 곤충은 이미 채터 방지 방법을 성공적으로 얻었다. 생물학자들은 잠자리 날개를 연구하다가 각 날개의 앞부분 위에 어두운 각단백질 두꺼워진 영역, 즉 날개 눈이나 기미가 있는 것을 발견했다. 날개 눈을 제거하면, 비행은 흔들릴 것이다. 실험은 날개 눈의 각질 조직이 잠자리의 비행 날개를 펄럭이는 위험을 제거하게 한 것으로 밝혀졌는데, 이는 디자이너의 뛰어난 발명과 비슷하다. 디자이너가 먼저 곤충으로부터 날개 눈의 기능을 배워 플러터 해결에 도움이 되는 디자인 아이디어를 얻으면 긴 탐구와 인력 희생을 피할 수 있다. 잠자리 날개의 눈빛에 비행기 디자이너는 늦게 만나는 느낌이 들었다!
얄미운 파리는 거대한 우주사업과는 무관한 것처럼 보이지만, 생체 공학은 그것들을 밀접하게 연결시킨다. (존 F. 케네디, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 예술명언)
파리는 악명 높은' 냄새 나는 물건' 이다. 그것들은 곳곳에서 볼 수 있고 냄새는 고약하다. 파리의 후각은 특히 예민해서 몇 킬로미터 떨어진 냄새를 맡을 수 있다. 하지만 파리는 "코" 가 없습니다. 그것은 무엇으로 후각 역할을 합니까? 원래 파리의' 코' 인 후각 수용기가 머리의 한 쌍의 촉각에 분포되어 있었다.
각' 코' 는 외부와 통하는' 콧구멍' 이 하나뿐이며, 그 안에는 수백 개의 후각 신경 세포가 들어 있다. 만약 냄새가 콧구멍에 들어가면, 이 신경들은 즉시 냄새 자극을 신경 전기 펄스로 바꾸어 뇌로 보냅니다. 뇌는 서로 다른 냄새의 물질이 생성하는 서로 다른 신경 전기 펄스에 따라 서로 다른 냄새의 물질을 구분할 수 있다. 따라서 파리의 촉수는 민감한 가스 분석기와 같습니다.
이에 고무된 생체 공학은 파리의 후각 기관의 구조와 기능에 따라 매우 특이한 소형 가스 분석기를 모방하는 데 성공했다. 이 기기의 탐침은 금속이 아니라 살아있는 파리 한 마리이다. 매우 미세한 미세 전극을 파리의 후각 신경에 꽂고, 유도된 신경전신신호를 전자회로를 통해 확대한 후 분석기로 보냅니다. 분석기는 냄새나는 물질의 신호를 발견하자마자 경보를 보낼 수 있다. 이 기구는 이미 우주선의 조종석에 설치되어 선내 기체의 성분을 검출하는데 사용되었다.
이 소형 가스 분석기는 잠수함과 광산의 유해 가스도 측정할 수 있다. 이 원리는 컴퓨터의 입력 장치와 가스 크로마토 그래피 분석기의 구조 원리를 개선하는 데도 사용될 수 있습니다.
인류가 전등을 발명한 이후로 생활이 더욱 편리하고 풍부해졌다. 하지만 전등은 전기의 작은 부분만 가시광선으로 바꿀 수 있고, 나머지는 대부분 열로 낭비되고, 전등의 열광선은 사람의 눈에 해롭다. 그럼, 발광만 하고 열이 나지 않는 광원은 없나요? 인류는 또 자연으로 눈을 돌렸다.
자연계에서는 박테리아, 곰팡이, 웜, 연체 동물, 갑각류, 곤충, 어류 등 많은 생물이 빛을 발할 수 있는데, 이들 동물이 방출하는 빛은 열을 발생시키지 않기 때문에' 냉광' 이라고도 한다.
많은 빛나는 동물 중에서 반딧불이는 그 중 하나이다. 반딧불이는 약 65,438+0,500 종으로, 냉광의 색은 황록색, 오렌지색, 빛의 밝기도 다르다. 반딧불이는 냉광을 방출하는데, 발광 효율이 높을 뿐만 아니라, 일반적으로 비교적 부드럽고, 사람의 눈에 적합하고, 빛의 강도도 비교적 높다. 따라서 생물 발광은 인류의 이상적인 광원이다.
과학자들은 반딧불의 발광 장치가 복부에 있다는 것을 발견했다. 이 라이트 방사체는 발광 레이어, 투명 레이어 및 반사 레이어의 세 부분으로 구성됩니다. 발광층에는 수천 개의 발광 세포가 있는데, 그것들은 모두 형광소와 형광소 효소를 함유하고 있다. 형광소 효소의 작용으로 형광소는 세포 내 물의 참여로 산화와 결합하여 형광을 방출한다. 반딧불의 발광은 본질적으로 화학에너지가 빛 에너지로 변환되는 과정이다.
일찍이 1940 년대에 사람들은 반딧불에 대한 연구를 바탕으로 형광등을 만들어 인간의 조명원을 크게 바꾸었다. 최근 몇 년 동안 과학자들은 먼저 반딧불이에서 순수한 형광소를 분리한 다음 형광소 효소를 분리한 다음 화학적으로 형광소를 합성했다. 형광소, 형광소 효소, ATP (삼인산 아데노신), 물로 구성된 생물광원은 폭발성 가스가 가득한 광산에서 플래시로 사용할 수 있다. 이 램프에는 전원이 공급되지 않고 자기장이 생기지 않기 때문에 생물 광원의 조사 아래 자성 지뢰를 제거하는 데 사용할 수 있다.
이제 사람들은 화학 물질을 혼합하여 바이오라이트와 같은 차가운 빛을 얻어 안전 조명에 사용할 수 있습니다.
자연계의 많은 생물은 모두 전기를 생산할 수 있는데, 어류만 해도 500 여 종이 있다. 사람들은 이 방전 가능한 물고기를' 전어' 라고 부른다.
각종 전어는 모두 서로 다른 방전 기교를 가지고 있다. 전기 가오리, 전기 메기 및 전기 장어는 방전 능력이 가장 강하다. 중형 어뢰는 70 볼트 정도의 전압을 생산할 수 있고, 아프리카 어뢰는 최대 220 볼트의 전압을 생산할 수 있다. 아프리카 전기 메기는 350 볼트 전압을 생성 할 수 있습니다. 전기장어는 500 볼트의 전압을 생산할 수 있다. 남미 전기 뱀장어는 최대 880 볼트의 전압을 생산할 수 있어 전기 충격 챔피언이라고 불린다. 말 같은 큰 동물을 죽일 수 있다고 한다.
전기어 방전의 신비는 어디에 있습니까? 전어에 대한 해부 연구를 거쳐, 마침내 전어의 체내에 이상한 발전 기관이 있다는 것을 발견하였다. 이 발전기들은 반투명한 디스크 배터리로 이루어져 있는데, 이를 전판 또는 전판이라고 한다. 전어의 종류에 따라 발생기의 보드 모양, 위치, 수량도 다르다. 전기 장어의 발생기는 각진 모양으로 꼬리의 양쪽에 있는 근육에 위치해 있다. 어뢰의 발생기 모양은 납작한 신장처럼 몸의 정중선 양쪽에 배열되어 있으며, 2 백만 개의 전판이 있다. 전기 메기의 발생기는 피부와 근육 사이에 약 500 만 개의 전판이 있는 어떤 분비선에서 기원한다. 단일 극판에서 발생하는 전압은 매우 약하지만 극판이 많기 때문에 생성되는 전압은 매우 크다.
전어의 비범한 기술이 사람들의 큰 흥미를 불러일으켰다. 19 세기 초 이탈리아 물리학자 볼트는 세계 최초의 전기어 발전기를 기반으로 한 복타 배터리를 설계했다. 이 배터리는 전어의 천연 발전기에 따라 설계되었기 때문에' 인조전관' 전어라고 불리는 연구도 전어의 발전기를 성공적으로 모방할 수 있다면 함선과 잠수함의 동력 문제를 잘 해결할 수 있다는 계시를 주었다.