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人工“向日葵”面世 浅谈仿生学

2019年11月08日 10:43:31来源:仪器网

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  【仪器网 材料化工】大自然的神奇在于它给每种生物提供了不同的生存方式,而科研的智慧有时候就是从生物不同的生存方式上汲取的灵感。无论是从蝙蝠的“视听”上谋得经验发展出雷达,还是从蝴蝶的鳞片中获得思路发展出人造卫星的百叶窗式控温系统——仿生学许多时候是科技发展很难不被提起的话题。
 
 
  近日,英国《自然·纳米技术》杂志发表的论文中提到一种新问世的材料,这种材料具有向光性,能够随着光束而动,让自身与光束方向保持一致。这个特点是不是听起来很耳熟?事实上,这种材料就是在一定程度上模拟植物的向阳性,而这种人工向光性材料也被亲切地称呼为人工“向日葵”。
 
  尽管对于植物来说,向光生长是一种常态,但是对于材料学来说,却并没有那么容易,能够达到现在的成果,背后的原因离不开纳米材料的飞速发展。据了解,这种新材料是将一种受热时会收缩的热敏聚合物结合到一种能有效完成光热转化的光敏纳米材料中,借由吸收光改变材料温度,再通过温度影响材料的形状,从而达到向光弯曲的目的。
 
  而从实用的角度来看,这种材料的出现,无疑是为进一步挺高光电材料的效率提供了有效的手段,此外或许在制造业、医学领域等都有很广阔的前景。
 
  回到仿生学的话题,生物所拥有的能力,许多时候是自然选择形成的,对于人类来说,其中许多尚是无法理解的谜题,就像尽管我们了解了植物向阳性的原因,却还不知道光究竟是如何造成生长素分布不均匀的。也正因为如此,仿生学许多时候是在求同存异,通过研究生物体的结构与功能工作的原理,并根据这些原理发明出新的设备、工具和科技,但是却不会一味的局限于原理本身。比如雷达采用的是电波,与蝙蝠的超声波想比,尽管介质不同,但是效果雷同,并且不会受到真空影响,这也使得雷达可以在航空航天领域也有所运用。
 
  当然,这些只是仿生学的九牛一毛,我们总说仿生学古老而又年轻,因为在历史的长河中,仿生学发生了多次改变,并且演变出了更细致的分支。事实上,除了去模仿生物的生存方式来开发新技术外,通过现代科技还原出生物特征同样是仿生学的重要研究项目。而关于这方面的运用,较为广为人知的领域,就包括智能机器人。
 
  同样是一个简单的例子,包括人类在内,对于大多数动物来说,触觉是了解周围环境的一种重要方式,也是信息交互的一种手段,而用来感知触觉的皮肤更是一件神奇且精密的“艺术品”。随着计算机技术的不断发展,想让机器人拥有一定的智慧并非难事,但是想让它可以通过接触来作出反应却并不容易。尽管,人类在很早前就做到了,通过在关节处安装形变传感器或者光敏传感器限制智能机器人的动作,但是这种方式仍然无法完成精密的操作。于是乎,如何模仿人类的皮肤,给智能机器安装一种覆盖广、接触反馈明显的人造“皮肤”也就成为了仿生学在该领域的发展方向之一。
 
  不过小编觉得,仿生学的发展,恰恰是建立在人类善于学习这个基础上的,随着相关仪器、技术的持续发展,仿生学和生物研究应该会成为一个互利互惠的关系,稳定发展。
 
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