魔術(shù)貼吊起商用車
你知道蜻蜓翅膀的原理,改善了飛機(jī)飛行時產(chǎn)生的劇烈抖動嗎?你知道挖掘機(jī)的懸臂,是根據(jù)鶴的形態(tài)仿生發(fā)明的嗎?你知道潛水艇的原理是來自魚鰾嗎?上周日黃金檔央視綜合頻道播出的《加油!向未來》第二季,節(jié)目組以怪力魔術(shù)貼實驗為例,形象生動地說明了仿生學(xué)在人類生活中的妙用。
魔術(shù)貼吊起汽車引發(fā)全場尖叫,小小蒼耳卻是其中原理
一輛重達(dá)2.5噸的商用車,六組魔術(shù)貼可以將其吊起嗎?這個看似不可思議的實驗,出現(xiàn)在大型科普節(jié)目《加油!向未來》第二季第三期的現(xiàn)場。眾所周知,魔術(shù)貼的妙處在于,相貼在一起產(chǎn)生自然粘力,用手一拉又會自然分離。這樣快速粘貼分離的功能,使得魔術(shù)貼被廣泛應(yīng)用于包包、衣服、飾品上。
正是得益于如此強大的貼合功能,六組魔術(shù)貼才能將一輛商用車高高吊起,瞬間引發(fā)了現(xiàn)場觀眾的尖叫。在節(jié)目現(xiàn)場,科學(xué)助手鄧楚涵也通過顯微鏡解釋了魔術(shù)貼有如此神力的原因。原來,魔術(shù)貼的兩面由鉤面和毛面組成。鉤面?zhèn)确植贾慌排偶?xì)鉤,而毛面這一側(cè)則是一團(tuán)團(tuán)簇?fù)碓谝黄鸬拿?。?dāng)成百上千個鉤貼著相同的數(shù)量的毛時,它們所產(chǎn)生的力量承受住了來自汽車的巨大拉力。
而更加趣味的是,魔術(shù)貼的發(fā)明則是一個無心之舉。瑞士工程師喬治-德-麥斯打獵回家后,無意間發(fā)現(xiàn)自己的衣服上粘了一些蒼耳。他用顯微鏡觀察蒼耳后發(fā)現(xiàn),蒼耳長有一種勾狀結(jié)構(gòu),可以粘附到織物上。而織物的表面正是毛面,于是他就想到用勾子去固定毛面。由此,喬治-德-麥斯發(fā)明了魔術(shù)貼。實際上,喬治-德-麥斯向大自然學(xué)習(xí)、發(fā)明創(chuàng)造,這就是仿生學(xué)的典型案例。
防毒面具源于野豬鼻子,仿生學(xué)其實很好玩
在漫長的人類發(fā)展史中,人類從未停止過向大自然學(xué)習(xí)。在第一次世界大戰(zhàn)期間,德方為扭轉(zhuǎn)不利的戰(zhàn)局,向英法軍隊集結(jié)的陣地上施放了180噸氯氣,使得5000名士兵當(dāng)場中毒,8人死亡。而事后,科學(xué)家在對毒氣大戰(zhàn)的地段進(jìn)行考察取證研究時,發(fā)現(xiàn)陣地上大量動植物死亡,唯獨一群野豬安然無恙地活下來。
經(jīng)過研究和實驗,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)野豬習(xí)慣用嘴拱地。在德方施放毒氣時,野豬將鼻子埋在土地里。松軟的土壤顆粒吸附、過濾了毒氣,使它們幸免于難。而根據(jù)泥土能濾毒的原理,科學(xué)家選中了既能吸附有毒物質(zhì),又能使空氣暢通的木炭。至此,世界上首批仿照野豬嘴形狀的防毒面具就問世了。
誰能想到防毒面具的發(fā)明居然是源于一群堅強的野豬呢?而有趣的仿生學(xué)發(fā)明,自然不止于防毒面具。無論是街邊小販還是吃瓜群眾,每每收到百元大鈔,都要在陽光下仔細(xì)辨認(rèn)防偽標(biāo)志,以防收到假幣??墒悄阒绬??紙幣防偽技術(shù)正是源于蝴蝶翅膀的顏色。
科學(xué)家通過研究大鳳蝶發(fā)現(xiàn)其翅膀顏色本來是黃色和藍(lán)色,但在一般人眼中,它卻是綠色。原來在顯微鏡下,蝴蝶翅膀上有很多很小下凹的小坑,小坑底呈黃色,而坑的斜坡上是藍(lán)色。當(dāng)陽光照射在蝴蝶翅膀上的時候,由于發(fā)生光的折射作用,人眼看到的蝴蝶便是綠色。根據(jù)這個現(xiàn)象,人們在紙幣或信用卡上也設(shè)置了許多小坑。無論假幣有多么逼真,都難逃光學(xué)設(shè)備的“法眼”。
強大功能的魔術(shù)貼源于自然界中平凡的蒼耳,防毒面具的發(fā)明也與生命力頑強的野豬分不開關(guān)系,就連人民幣的防偽技術(shù)也是源于蝴蝶翅膀的顏色,這或許就是仿生學(xué)的魅力。宇宙無窮,需要人類不斷地向自然進(jìn)行學(xué)習(xí)與探索??茖W(xué)無邊,也需要我們永葆好奇心,去發(fā)現(xiàn)去提問去思考。加油!向未來,科學(xué)一起猜!每周日晚央視綜合頻道黃金檔,《加油!向未來》第二季與你不見不散,一起猜猜科學(xué)那些事兒。
人民幣識偽標(biāo)識
蒼耳粘在衣服上
防毒面具與野豬鼻子