Animales que utilizan la biónica
Puede que las molestas moscas y los magníficos vuelos espaciales no parezcan lo mismo, pero la biónica los ha acercado.
Las moscas son famosas por su naturaleza "apestosa". Dondequiera que haya hedor y suciedad, hay rastros de ellas. Las moscas tienen un sentido del olfato especialmente sensible y pueden detectar olores a miles de metros de distancia. Pero las moscas no tienen "nariz", entonces, ¿de qué depende para actuar como sentido del olfato? Resulta que los receptores olfativos de la "nariz" de la mosca están ubicados en la cabeza de un par de antenas.
Cada "nariz" tiene sólo una "fosa nasal" conectada con el mundo exterior, que contiene cientos de células nerviosas olfativas. Si un olor ingresa a las fosas nasales, estos nervios convierten inmediatamente el estímulo del olor en impulsos eléctricos nerviosos que se envían al cerebro. El cerebro puede diferenciar entre diferentes olores en función de los diferentes impulsos nerviosos que producen. Por tanto, las antenas de la mosca actúan como un sensible analizador de gases.
Los científicos de la biónica se inspiraron para crear un analizador de gases muy peculiar basado en la estructura y función del órgano olfativo de la mosca. La "sonda" del instrumento no es metal, sino una mosca viva. Inserta un microelectrodo muy delgado en el nervio olfatorio de la mosca. La señal eléctrica extraída del nervio se amplifica mediante un circuito electrónico y se envía al analizador. Una vez que el analizador detecta la señal de sustancias olorosas, puede hacer sonar una alarma. Este instrumento está instalado en la cabina de la nave espacial y se utiliza para detectar la composición del gas en la cabina.
Este pequeño analizador de gases también puede medir gases nocivos en submarinos y minas. Utilizando este principio, también se puede utilizar para mejorar el dispositivo de entrada de la computadora y la estructura del analizador cromatógrafo de gases.
Desde las luciérnagas hasta las fuentes artificiales de luz fría
Desde que los humanos inventamos la luz eléctrica, la vida se ha vuelto más cómoda y rica. Pero las luces eléctricas sólo pueden convertir una parte muy pequeña de la energía eléctrica en luz visible, y la mayor parte del resto se desperdicia en forma de energía térmica, y los rayos de calor de las luces eléctricas son perjudiciales para los ojos humanos. Entonces, ¿existe una fuente de luz que solo emita luz pero no genere calor? El ser humano ha vuelto a centrar su atención en la naturaleza.
En la naturaleza existen muchos organismos que pueden emitir luz, como bacterias, hongos, gusanos, moluscos, crustáceos, insectos y peces. La luz que emiten estos animales no produce calor, por lo que tampoco lo hacen. Llamado "luz fría".
Entre los muchos animales luminosos, las luciérnagas son uno de ellos. Hay alrededor de 1.500 especies de luciérnagas y la luz fría que emiten varía del amarillo verdoso al naranja en diferentes brillos. La luz fría emitida por las luciérnagas no solo tiene una alta eficiencia luminosa, sino que además la luz fría emitida es generalmente muy suave, muy adecuada para el ojo humano y la intensidad de la luz es relativamente alta. Por tanto, la luz biológica es una fuente de luz ideal para los humanos.
Los científicos descubrieron que los emisores de luz de las luciérnagas se encuentran en su abdomen. Este emisor de luz consta de tres partes: una capa luminiscente, una capa transparente y una capa reflectante. Hay miles de células luminiscentes en la capa luminiscente, todas las cuales contienen dos sustancias, luciferina y luciferasa. Bajo la acción de la luciferasa, la luciferina se oxida con la participación del agua en las células y emite fluorescencia. El brillo de las luciérnagas es esencialmente el proceso de convertir la energía química en energía luminosa.
Ya en la década de 1940, la gente creó lámparas fluorescentes basadas en investigaciones con luciérnagas, lo que provocó grandes cambios en las fuentes de iluminación humana. En los últimos años, los científicos primero aislaron luciferina pura de los luminóforos de luciérnagas, luego luciferasa y, más tarde, luciferina sintetizada químicamente. Una fuente de luz biológica mezclada con luciferina, luciferasa, ATP (trifosfato de adenosina) y agua puede destellar en minas llenas de gases explosivos. Dado que este tipo de luz no tiene fuente de energía y no genera un campo magnético, puede completar tareas como limpiar minas terrestres magnéticas bajo la iluminación de fuentes de luz biológicas.
Ahora se ha podido obtener luz fría similar a la luz biológica dopando determinadas sustancias químicas como iluminación de seguridad.
Peces eléctricos y baterías de voltios
Hay muchos organismos en la naturaleza que pueden generar electricidad, y sólo de peces existen más de 500 especies. La gente puede descargar electricidad de estos peces, conocidos colectivamente como "peces eléctricos".
Los distintos peces eléctricos tienen diferentes capacidades de descarga. Los más poderosos son las rayas eléctricas, los bagres eléctricos y las anguilas eléctricas. Las rayas eléctricas de tamaño mediano pueden producir alrededor de 70 voltios, mientras que las rayas eléctricas africanas pueden producir hasta 220 voltios; el bagre eléctrico africano puede producir 350 voltios; las anguilas eléctricas pueden producir 500 voltios, y también hay una anguila eléctrica sudamericana que puede producir con Con un voltaje de hasta 880 voltios, se le conoce como el campeón de las descargas eléctricas y se dice que puede matar animales del tamaño de caballos.
¿Dónde está el misterio de la descarga eléctrica de los peces? Después de una investigación anatómica sobre peces eléctricos, finalmente se descubrió que hay un extraño órgano generador de energía en el cuerpo de los peces eléctricos. Estos órganos generadores de energía están compuestos por muchas células translúcidas en forma de disco llamadas electroplacas o electrodiscos. Debido a los diferentes tipos de peces eléctricos, la forma, ubicación y número de placas eléctricas del generador también son diferentes. El dispositivo de generación de energía de la anguila eléctrica es prismático y está ubicado en los músculos a ambos lados de las vértebras de la cola; el dispositivo de generación de energía del rayo eléctrico tiene forma de riñón plano, dispuesto a ambos lados de la línea media del cuerpo, con un total de 2 millones. placas eléctricas; dispositivo de generación de energía del bagre eléctrico El dispositivo se origina en un tipo de glándula ubicada entre la piel y los músculos y contiene aproximadamente 5 millones de placas eléctricas. El voltaje generado por una sola placa eléctrica es muy débil, pero como hay muchas placas eléctricas, el voltaje generado es muy grande.
Esta extraordinaria capacidad del pez eléctrico ha despertado un gran interés. A principios del siglo XIX, el físico italiano Volta simuló el órgano generador de energía de un pez eléctrico y diseñó la batería voltaica más antigua del mundo. Debido a que esta batería está diseñada basándose en el órgano de generación de energía natural del pez eléctrico, se le llama "órgano de generación de energía artificial". La investigación sobre peces eléctricos también ha dado a la gente esta revelación: si podemos imitar con éxito el órgano generador de energía de los peces eléctricos, entonces los problemas de energía de barcos y submarinos podrán resolverse bien.
Los compasivos oídos de las medusas
"Lloverá cuando las golondrinas vuelen bajo, y el cielo estará despejado cuando las cigarras canten bajo la lluvia." El comportamiento de los seres vivos está relacionado con los cambios climáticos. Los pescadores costeros saben que los peces y medusas que viven en la costa nadarán mar adentro en grandes grupos, lo que es una señal de que se acerca una tormenta.
La medusa, también conocida como medusa, es un antiguo celenterado que flotaba en el océano hace ya 500 millones de años. Este animal inferior tiene el instinto de predecir tormentas. Cuando llega una tormenta, nada hacia el mar en busca de refugio.
Al principio, en el océano azul, las ondas infrasonidas (con una frecuencia de 8 a 13 veces por segundo) generadas por la fricción entre el aire y las olas eran siempre el preludio de las tormentas. El oído humano no puede oír esta onda infrasonida, pero las pequeñas medusas son muy sensibles. Los biónicos descubrieron que las orejas de las medusas tienen un mango delgado con una pequeña bola en la cámara de vibración. En la bola, antes de que llegue una tormenta, las ondas infrasónicas impactan en las piedras sonoras de las orejas de la medusa. Las paredes esféricas de las piedras sonoras estimulan los receptores nerviosos y la medusa oye el estruendo de una tormenta que se aproxima.
Los científicos biónicos diseñaron el predictor de tormentas de oídos de medusa basándose en la estructura y función de los oídos de las medusas. Imita con bastante precisión el órgano de las medusas que detecta las ondas infrasonidas. Este instrumento está instalado en la cubierta delantera del barco. Cuando recibe las ondas infrasonidas de la tormenta, puede girar la bocina 360° para detener su rotación. La dirección que apunta es la dirección de la tormenta; Puede decir la intensidad de la tormenta. Este tipo de pronosticador puede predecir tormentas con 15 horas de antelación, lo que tiene gran importancia para la seguridad de la navegación y la pesca.
--Componentes estructurales
Para componentes, cuando el área de la sección transversal es la misma, es una sección transversal efectiva colocar el material lo más lejos posible del centro y del eje. la mayor forma posible. Curiosamente, esta conclusión también se refleja en la estructura organizativa de muchos animales y plantas en la naturaleza. Por ejemplo, "Blast Zhijin Grass" y muchas plantas que pueden soportar fuertes vientos tienen tallos con estructuras vasculares huecas en sección transversal. Los huesos que soportan el peso y el movimiento humanos tienen hueso denso alrededor de la sección transversal y la cavidad interna está llena de médula ósea blanda. Las losas de piso huecas, vigas cajón, vigas de placas metálicas de sección transversal en forma de I, estructuras de placas plegadas, estructuras espaciales de paredes delgadas, etc. que se utilizan a menudo en estructuras de construcción se basan en esta conclusión.
--Cebra
Las cebras viven en el continente africano. Su apariencia es la misma que la de los caballos comunes. Las rayas de sus cuerpos son colores protectores derivados de la adaptación a su entorno de vida. . De todas las cebras, la leptobra es la más grande y hermosa. La altura de sus hombros es de 140-160 cm, sus orejas son redondas y grandes y su cuerpo tiene muchas rayas finas. Las cebras suelen pasar tiempo al aire libre con antílopes de la sabana, eland, gacelas y avestruces para defenderse de los depredadores. La aplicación de rayas de cebra al ejército es un ejemplo muy exitoso de biónica.