豐臺顯微鏡的由來模仿自然生物活動的方式可以節省
作者: 發布時間:2022-07-02 17:32:00點擊:1583
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蜘蛛腹部的腺體可以分泌6種不同的絲狀物質,并編織成蜘蛛絲。這種絲線具有獨特的高強度和延展性,比所有的人造纖維都強壯。蜘蛛絲:如果用鉛筆桿的粗細線條做成一個大網,它甚至可能攔截一架正在飛行的波音747。
芳綸纖維是人造纖維中最接近蜘蛛絲的材料。雖然其韌性仍不如蜘蛛絲,但強度與蜘蛛絲相當,但要生產芳綸纖維,需要極高的壓力和極高的溫度,嚴重污染環境。在非常普通的環境中,在正常溫度和壓力下死亡的蒼蠅和水。
黑火甲有一個不尋常的紅外探測器。探測器的薄角質層充滿水,當外界溫度升高時,角質層中的水會突然膨脹,由膨脹引起的壓力變化會被高度敏感的機械裝置感知到。利用這個原理,火甲蟲可以探測80公里外的森林火災,大約是人造火災探測范圍的10000倍。而且,這個小家伙不需要電線,也不需要燃料發電機,這節省了額外的資源。
火箭、超級計算機、衛星、空間站、人工智能……雖然現在人類科學技術高度發達,但是蜘蛛絲和火甲蟲的例子表明,我們仍然需要向大自然學習,以提高基礎資源的利用率和循環利用資源。
植物和動物的細胞充滿了氣體或液體。借鑒細胞學原理,建筑師們設計了一系列新穎、充氣、充滿液體的體育建筑,這種建筑明亮、透氣,結構曲線自然、優美、綠色。
與電池原理類似,也有帶有肥皂泡的泡泡建筑。泡泡建筑不僅明亮而且透氣,而且通過改變泡泡的直徑來適應任何不平坦的地面,擺脫地面形狀的限制。也就是說,建筑師可以吹出自己的泡泡。英國建筑師邁克爾·鮑林和他的伙伴們利用了伊甸園項目中沒有氣泡的地面形式。
在伊甸園工程中,建筑師需要建造一個巨型溫室。溫室處于異常復雜、不規則、多變的環境中,因為該區域仍在開采,他們采用氣泡建造。由于地形不確定性造成的故障,同時也保證了建筑物的更佳照明設計。
然而,粗略地確定氣泡形狀還遠遠不夠。真正的肥皂泡的外表面是一個巨大的球形結構。你不能使用粗大的空心玻璃球。這在工藝上幾乎是不可能的。所以他們把球形表面看成是幾個小氣泡的組合體。結果,圓頂的設計問題變成了尋找支持更小零件的幾何形狀的問題。
什么樣的多邊形可以組合在一起形成一個巨大的、幾乎完美的球面以自然為樣本,參照某些生物的精細結構設計,是科學家進行規劃的方便和可靠的。
在顯微鏡下,花粉粒是由六邊形組成的球體。足球烯烴,碳的同素異形體,一個由20個六元環和12個五元環連接的60個碳原子的32面體球體,就像足球一樣。放射蟲,一種單細胞海洋動物。骨針和偽足遍布全身,結構精巧,可稱為自然藝術形式。它們還具有由五邊形和六邊形組成的球形結構。
受這些自然生物的啟發,建筑師小組選擇了最簡單的結構,規則的五邊形和規則的六邊形,它們最接近于球體,作為氣泡單元。計算機模擬也支持這個結論。此外,觀察的建筑師學會了這種結構。蜻蜓透明翅膀的特性,成功地解決了連接小氣泡單元的問題,大大減少了鋼材的使用,節約了資源。
然而,為了更有效地利用資源和能源,必須重新考慮用于制造小氣泡的材料,因為玻璃的延展性不足以使六邊形單位面積更大化。建筑師最終決定使用一種可以代替玻璃的高強度聚合物材料ETFE。他們把這種材料做成三層,焊接邊緣,然后充氣。
這種多層材料的單位面積可達到玻璃的7倍,但重量僅為雙層玻璃的1%,所用的材料僅為雙層玻璃的1%。單位和單位。用較少的鋼,更多的陽光進來。
當巨型溫室完工后,建筑師很高興地發現,在溫室上方的圓頂的總重量甚至比室內空氣的重量還要輕,這是一個真正的泡沫屋頂。
從自然生物身上學到的技能不僅可以達到同樣的功能,而且可以達到事半功倍的效果。事實上,自然界中有無數的生物,建筑師可以借鑒。
20世紀30年代,一位西班牙建筑師在巴塞爾城執行建筑任務,他有一個奇妙的想法,通過模仿動物身體的骨骼來重塑咖啡廳天花板上的鋼框架。OT僅符合機械特性,而且外觀美觀。
1992年國際博覽會科威特展覽館的屋頂是模仿動物關節的自由封閉結構,晚上可以打開屋頂,展示各種聚會活動的星空。
在結構設計生物仿真方面,由于樹形結構相對簡單,因此常被建筑師用作參考結構,許多建筑師模仿樹形結構的特點,在房屋的中心設置主承重結構,四周環繞。仿照樹枝的生長機理,設計成懸浮地板,外表裝飾幕墻,使建筑具有獨特的風味。
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