仿生设计赏析.ppt

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1、基于生物表面肌理基于生物表面肌理(jl)与质感的仿生设计与质感的仿生设计 提速(t s)武器鲨鱼皮泳衣在在20082008年北京奥运会上，美国游泳名将迈克尔年北京奥运会上，美国游泳名将迈克尔菲尔普斯凭借菲尔普斯凭借8 8枚金牌创造一项新的世界纪录。能够枚金牌创造一项新的世界纪录。能够取得如此骄人的成绩自然首先归功于多年的刻苦训练和令对手羡慕的天赋，但他所穿的取得如此骄人的成绩自然首先归功于多年的刻苦训练和令对手羡慕的天赋，但他所穿的SpeedoSpeedo泳衣可泳衣可能也让他拥有某种优势，这种超级泳衣使用的材料模仿鲨鱼皮的形状和质地。能也让他拥有某种优势，这种超级泳衣使用的材料模仿鲨鱼皮的形状

2、和质地。鲨鱼皮是人们根据其外形特征起的绰号，鲨鱼皮是人们根据其外形特征起的绰号，它的核心技术在于它的核心技术在于(ziy)(ziy)模仿鲨鱼的皮肤。鲨鱼皮表面粗模仿鲨鱼的皮肤。鲨鱼皮表面粗糙的糙的V V形皱褶可以大大减少水流的摩擦力，使身体周围的水流更高效地流过进而实现快速游动。形皱褶可以大大减少水流的摩擦力，使身体周围的水流更高效地流过进而实现快速游动。第1页/共16页第一页，共17页。像荷叶一样赶走污垢(wgu)的材料 荷叶是洁净的一种象征荷叶是洁净的一种象征(xingzhng)，水珠无法在其光滑的防水表面停留，只好纷纷滚落；灰，水珠无法在其光滑的防水表面停留，只好纷纷滚落；灰尘也以同样的

3、方式被荷叶赶走。荷叶的这种能力归功于其表面的小突起，正是它们让小水珠不尘也以同样的方式被荷叶赶走。荷叶的这种能力归功于其表面的小突起，正是它们让小水珠不具备堆积空间。最近几年，科学家将这种设计应用上自清洁材料的研发上，例如服装面料、窗具备堆积空间。最近几年，科学家将这种设计应用上自清洁材料的研发上，例如服装面料、窗户以及用在高压输电线上的绝缘器。在这种利用电子显微镜拍摄的图片中，我们能够清楚地看户以及用在高压输电线上的绝缘器。在这种利用电子显微镜拍摄的图片中，我们能够清楚地看到荷叶表面上的小突起。到荷叶表面上的小突起。第2页/共16页第二页，共17页。仿水果(shugu)表面肌理的饮料盒包装设

4、计此设计是由此设计是由Naoto Naoto FukasawaFukasawa公司设计的。公司设计的。设计使用橡胶材料，充设计使用橡胶材料，充分表达出香蕉，橘子的分表达出香蕉，橘子的等水果味的设计语意，等水果味的设计语意，人们看到饮料盒就仿佛人们看到饮料盒就仿佛一感受到了水果的味道，一感受到了水果的味道，又是很多人伸手触摸包又是很多人伸手触摸包装，想切身体会一下摸装，想切身体会一下摸起来的感受。而且起来的感受。而且(r(r qi)qi)很容易看出此口味很容易看出此口味是什么。是什么。第3页/共16页第三页，共17页。像鲨鱼那样对抗(dukng)细菌 很多鲸类和海牛的身上会长出藻类甚至藤壶，但很

5、多鲸类和海牛的身上会长出藻类甚至藤壶，但是不知道你注意过没有，鲨鱼的身上却从来不会是不知道你注意过没有，鲨鱼的身上却从来不会出现这种情况。这似乎得益于鲨鱼身上一种被称出现这种情况。这似乎得益于鲨鱼身上一种被称为为(chn wi)“盾鳞盾鳞”的结构。这是一种软骨鱼的结构。这是一种软骨鱼类特有的，与牙齿结构近似，由表皮和真皮共同类特有的，与牙齿结构近似，由表皮和真皮共同形成的鳞片，这也是鲨鱼的皮肤摸上去非常粗糙形成的鳞片，这也是鲨鱼的皮肤摸上去非常粗糙的原因。的原因。科学家们根据鲨鱼皮肤的构造启发，设计了一种科学家们根据鲨鱼皮肤的构造启发，设计了一种被称为被称为(chn wi)“鲨鱼鲨鱼”的表面工

6、程设计。这的表面工程设计。这种表面结构本身不需借助任何其他手段，其本身种表面结构本身不需借助任何其他手段，其本身便可以阻止细菌在其表面生长。一家名为便可以阻止细菌在其表面生长。一家名为“鲨鱼鲨鱼技术技术”的公司已经将应用这种仿生技术的贴膜销的公司已经将应用这种仿生技术的贴膜销售给许多需要防菌的用户，并生产了一些有意义售给许多需要防菌的用户，并生产了一些有意义的新型产品，如不会被细菌感染的导尿管等等。的新型产品，如不会被细菌感染的导尿管等等。第4页/共16页第四页，共17页。基于生物结构基于生物结构(jigu)的仿生设计的仿生设计水立方国家(guji)体育中心这是我们国家的设计了。仿这是我们国家

7、的设计了。仿生对象生对象(duxing)为矿物质为矿物质和自然地肥皂泡。因为旗袍和自然地肥皂泡。因为旗袍和水滴是仿生结构的最捷径和水滴是仿生结构的最捷径和最小的表面，是分割三维和最小的表面，是分割三维空间的最佳方案。另外，充空间的最佳方案。另外，充气结构式所有生命体的基本气结构式所有生命体的基本条件，胞体中最最小的细胞条件，胞体中最最小的细胞是在充气结构的保护下吸收是在充气结构的保护下吸收营养而得以生长，因其具有营养而得以生长，因其具有高度承载能力及节能，保温高度承载能力及节能，保温隔热功能等，以应用到户外隔热功能等，以应用到户外帐篷的设计中。帐篷的设计中。第5页/共16页第五页，共17页。朗

8、香教堂(jiotng)勒勒柯布西耶柯布西耶（Le Le Corbusier)Corbusier)是是在在19501950到到19551955年间，设计建年间，设计建造的。它的平造的。它的平面就是模拟的面就是模拟的人的耳朵，象人的耳朵，象征着上帝可以征着上帝可以倾听倾听(qngtng)(qngtng)信信徒的祈祷。徒的祈祷。第6页/共16页第六页，共17页。鸟类头骨(tug)结构建筑材料建筑师建筑师Andres Andres HarrisHarris坚信坚信“头头骨一般是质量很骨一般是质量很轻且耐冲击性极轻且耐冲击性极强的结构，因为强的结构，因为它们保护着动物它们保护着动物身上身上(shn(sh

9、n shng)shng)最重要的最重要的器官。这种性能器官。这种性能和物理属性能够和物理属性能够应用在建筑设计应用在建筑设计和结构上。和结构上。”第7页/共16页第七页，共17页。水母(shu m)房子 这栋造型别致的房子是由美国加州建筑师这栋造型别致的房子是由美国加州建筑师以水母为灵感设计的，是高科技的产物。以水母为灵感设计的，是高科技的产物。整个整个(zhngg)房子无论外形或者内部构造房子无论外形或者内部构造都与海洋生物水母相似，房子内部很大部都与海洋生物水母相似，房子内部很大部分由液体构成，让人真正地感受到在海中分由液体构成，让人真正地感受到在海中生活，离不开水，融于自然的神奇。生活，

10、离不开水，融于自然的神奇。之所以整屋子的之所以整屋子的“水水”，是由于这房，是由于这房子的设计运用了特殊的外部包膜和过滤系子的设计运用了特殊的外部包膜和过滤系统，使得雨水在经过净化后储存于墙壁内，统，使得雨水在经过净化后储存于墙壁内，“水水”进入到房子内部，在房内流动，为进入到房子内部，在房内流动，为房子的加热或冷却系统提供房子的加热或冷却系统提供“原料原料”。设。设计师还在做进一步研究，希望计师还在做进一步研究，希望“水母水母”房房子除了具有艺术美感，还能做到真正更好子除了具有艺术美感，还能做到真正更好的节约的节约“能源能源”。第8页/共16页第八页，共17页。仿蝙蝠(bin f)声纳导盲手

11、杖基于基于(jy)生物功能的仿生设计生物功能的仿生设计蝙蝠在一团漆黑的环境蝙蝠在一团漆黑的环境中却不会撞墙，这得益中却不会撞墙，这得益于它们生物体本身的声于它们生物体本身的声纳导航系统。这一物理纳导航系统。这一物理原理原理(yunl)对盲人导对盲人导航手杖的发明提供了帮航手杖的发明提供了帮助。助。“超声波手杖超声波手杖”如如同蝙蝠的声纳，会发出同蝙蝠的声纳，会发出超声波，并通过感知超超声波，并通过感知超声波的反射发现障碍物。声波的反射发现障碍物。第9页/共16页第九页，共17页。“机械雨燕(y yn)”微型飞机 当这架飞机飞过你的头顶，你恐怕还以为当这架飞机飞过你的头顶，你恐怕还以为它是只不寻

12、常的鸟或者蝙蝠。它是只不寻常的鸟或者蝙蝠。“机械雨燕机械雨燕”，正如它的名字，借鉴了鸟类中飞行，正如它的名字，借鉴了鸟类中飞行(fixng)极快的成员极快的成员雨燕的生物结雨燕的生物结构。这种装备了观测摄像头的微型飞机可构。这种装备了观测摄像头的微型飞机可以用来追踪研究鸟类，也可进行间谍活动。以用来追踪研究鸟类，也可进行间谍活动。最巧妙的设计是迎风飞翔时它的最巧妙的设计是迎风飞翔时它的“羽毛羽毛”可以像鸟类一样向后弯曲。可以像鸟类一样向后弯曲。第10页/共16页第十页，共17页。苍耳(cn r)尼龙搭扣锯齿叶子(y zi)锯条第11页/共16页第十一页，共17页。基于生物形态基于生物形态(xn

13、gti)，色彩的，色彩的仿生设计仿生设计仿翠鸟(cu nio)鸟喙的新干线列车车头 翠鸟从空中迅速扎入水中，却翠鸟从空中迅速扎入水中，却不会制造出很大声响，这得益不会制造出很大声响，这得益于它尖尖的鸟喙结构。这种形于它尖尖的鸟喙结构。这种形状激发了工程师和鸟类爱好者状激发了工程师和鸟类爱好者Eiji NakatsuEiji Nakatsu的灵感，用来解的灵感，用来解决日本新干线列车讨厌的毛病决日本新干线列车讨厌的毛病当它高速经过隧道时，车当它高速经过隧道时，车头形成的风墙总会发出打雷一头形成的风墙总会发出打雷一样的声音，而且还减慢了列车样的声音，而且还减慢了列车的速度。而将翠鸟鸟喙形状应的速度

14、。而将翠鸟鸟喙形状应用于列车车头，不仅解决了噪用于列车车头，不仅解决了噪音的问题，还可以将列车燃料音的问题，还可以将列车燃料(rnlio)(rnlio)使用效率提高使用效率提高20%20%第12页/共16页第十二页，共17页。美国佛罗里达州大学工程师里克美国佛罗里达州大学工程师里克林林德德(Rick Lind)(Rick Lind)从海鸥身上得到启发，从海鸥身上得到启发，研制出一种能在高层建筑周围寻找出研制出一种能在高层建筑周围寻找出路，同时又可猛扑向林荫大道的远程路，同时又可猛扑向林荫大道的远程遥控遥控(yokng)(yokng)侦察机，很多现代战侦察机，很多现代战场正是由高层建筑和林荫大道

15、构成。场正是由高层建筑和林荫大道构成。图片中，林德手拿的就是基于海鸥可图片中，林德手拿的就是基于海鸥可在在“肩部肩部”和和“肘部肘部”弯曲翅膀的这弯曲翅膀的这种能力设计的飞机原型。笔直的种能力设计的飞机原型。笔直的“肘肘部部”在最大程度上提高稳定性；在最大程度上提高稳定性；“肘肘部部”以下部分则提高飞机在骤降、俯以下部分则提高飞机在骤降、俯冲和翻滚时的灵活性。冲和翻滚时的灵活性。模仿(mfng)海鸥的侦察机第13页/共16页第十三页，共17页。鸡蛋椅阿恩阿恩 雅各布森（雅各布森（ArnettJacobsen)ArnettJacobsen)受到受到鸡鸡蛋蛋优优美的曲美的曲线线的启的启发设计发设计

16、出了蛋形椅。外形出了蛋形椅。外形似似鸡鸡蛋，人蛋，人们们坐上去会感受到很舒服坐上去会感受到很舒服(shfu)(shfu)，很安全。，很安全。第14页/共16页第十四页，共17页。谢谢谢谢(xi xie)观看观看第15页/共16页第十五页，共17页。感谢您的观看(gunkn)！第16页/共16页第十六页，共17页。内容(nirng)总结基于生物表面肌理与质感的仿生设计。能够取得如此骄人的成绩自然首先归功于多年的刻苦训练和令对手羡慕的天赋，但他所穿的Speedo泳衣可能也让他拥有某种优势，这种超级泳衣使用的材料模仿鲨鱼皮的形状和质地。鲨鱼皮是人们根据其外形特征起的绰号，它的核心技术在于模仿鲨鱼的皮肤。鲨鱼皮表面粗糙的V形皱褶可以大大减少水流的摩擦力，使身体周围的水流更高效地流过进而实现快速(kui s)游动第十七页，共17页。