自洁技术的研发灵感-从动物的毛发得来

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 自洁技术的研发灵感:从动物的毛发 得来 可以观察到当一只苍蝇落在餐桌 上，它做的第一件事居然是清洁自己， 而且是非常非常地小心。虽然我们看不 见覆盖在动物的表面上灰尘、花粉以及 隐藏着那些如果不及时处理就会进入其 身体的螨虫。 中国论文网 /8/view-12926603.htm 保持清洁是一个至关重要的。所 有的动物，包括我们人类，都非常重视 清洁。每年，我们都会花一整天的时间 来沐浴，此外我们也会花上两周时间打 扫房子。清洁已成为生活必需，就如同 饮食、呼吸和繁衍一样。 然而，对于清洁的研究却很少被 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 关注。 最近， 实验生物学杂志上发 表了一篇论文，研究人员讨论了在自然 中动物的清洁是如何进行的，以及动物 是否遵循越来越干净的规律。观察来自 数以百计动物的毛发显微图像来统计其 数量和尺寸，并且阅读近百篇关于自然 界清洁的文章，以试图梳理清洁的过程。 推理是科学研究的重要的一步， 对于工程技术而言也是很有必要的。研 究更好的清洁途径将不仅让我们了解那 些不起眼的苍蝇的习性，也是为了能打 造新型的清洁设备，以更L 久地保持 清洁。 毛发大大增加了体表面积 为了研究动物是如何清洁的，首 先必须了解他们是如何弄脏的。脏东西 积聚在动物外表就像其真实生活的情形。 测量动物的表面积不会像测量纸箱尺寸 那样容易。大多数动物，从蚊子到大象 都有毛发覆盖。除了生物体皮肤外，毛 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 发进一步扩大了污垢积累的表面积。 我们发现，通常情况下，毛发会 明显增加动物表面积百倍，最终导致猫 会有一个乒乓球桌大小的表面积，南美 洲栗鼠有一辆 SUV 大小的表面积，海 獭具有曲棍球场大小的表面积，我们人 类头上有 100000 根头发。其他动物的 毛发的数量是也相当惊人的：一只蝴蝶 有 1000 亿根毛发，是海狸的 10 倍以上， 一只蜜蜂绒毛的数量相当于 300 万个松 鼠的。 此外，在动物身上有许多同我们 人类相似的头发的同时。动物还具刺、 刚毛、鳞片，可以明确的是，毛发增加 了身体的表面积使清洁更为糟糕。试想 一下，你是喜欢干净、油漆地板还是粗 毛地毯呢？ 毛发又可视作一种清洗装置 为了清洁身体，几乎所有的昆虫 都长有毛腿，毛腿如同一款羽毛除尘器。 观察腿与体毛之间的运动，我们发现了 体毛具有令人吃惊的功能。我们用高速 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 摄像机观察到果蝇用腿清洁它的头部， 让附着在体毛上的微粒产生有近 1000 倍重力加速度，远远快于果蝇四肢移动 速度。果蝇的绒毛从最初作为灰尘的着 陆垫，通过与毛腿之间的移动而触发变 成一个个抛射器。 有效的清洁不只是像设计好用的 清洁工具那样简单，比如清洁刷。也能 够设计出有利于清理的表面。通常这些 表面就本质而言是对想象力挑战。 我们定义了两个主要的清洁原则。 第一种是不可再生清洗策略它使用 动物自身的动力源。比如说，这类似于 吸地毯需要动力驱动刷子。 另一种例子并没有使用清洁工具， 例如一只湿狗的抖动，而是利用身体自 身的惯性。湿狗在高速旋转它的身体时， 就像一台具有旋转周期洗衣机。微粒和 水滴被甩出，这一过程消耗的是狗的体 能。 另外，还有一种再生清洁策 略那些不需要消耗动物的体能的。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 比如说睫毛，它环绕在眼睛周围，当我 们朝前走，与裸露的眼睛相比，由睫毛 所产生的气流会减少微粒积累的两倍。 所以简单地通过长睫毛，利用经常半眨 眼，就可以节约能量为他用。另一个例 子是蝉翼上的纳米柱状结构，水滴会连 同微粒从动物的皮毛滚落，让它像荷叶 一样干净。 表面+能量+行为=洁净 动物如何实现清洁其实是它的表 面，它的行为，以及环境所提供的能量 之间相互作用。如果有合适的表面，动 物得到不用费力地清洁。如果我们有这 样的想法，也许我们可以设计出新设备， 也达到这样的清洁。 太阳能电池板就像眼睛一样必须 让阳光射入。但太阳能电池板每年由于 灰尘积累会损失 7%的电能。最高科技 解决方案是橡胶清洁器。很难想象，计 算机时代使我们能够与数光年前的先祖 交流，但我们的清洁方法仍停留在过去。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 设想将太阳能电池板设计成昆虫 的眼睛。放置的微丝可以阻止面板上的 尘埃，但光线仍可以穿过。使用这种刷 子，清洁面板将会变得简单。就像昆虫 那样，面板可以不使用纯水或化学物质 就清洗干净。同样，像机器人的眼睛一 般的摄像机可以通过在边缘镶嵌睫毛来 减少灰尘沉积。工程昆虫眼项目，主要 研究合成毛发系统已成为了美国国家科 学基金会资助课题。 我们通常会设想未来机器人会有 光滑而闪亮的外表，像一部金属战车。 但事实上，光滑的表面设计并非常态。 未来的桌面可以