令人驚嘆的新發明：全部源于大自然

對于飛機來說，流動分離是最大的飛行障礙之一。未來，人們可以借鑒鯖鯊的鱗片結構，設計出一種特殊的膠帶，把它貼在飛機機身、機翼等部位，就能減輕因流動分離而導致的飛行阻力增加、性能或機動性降低等問題。

大自然是一個取之不盡的“產品庫”，大自然中的所有神奇產物都得益于38億年的漫長“研發期”。來自大自然的靈感，給人類打開了通往另一個世界的大門。以下是5個來自大自然的新發現，這些發現正在催生令人驚嘆的新發明。

螳螂蝦的超堅韌“鎧甲”：輕巧堅韌的新材料

螳螂蝦精力充沛，和同類打架從不退縮。兩只螳螂蝦可能打得不可開交，但戰后雙方都毫發無損。這是因為這些勇敢強壯的小戰士們，背上覆蓋了一層超級堅固的“鎧甲”。這個被稱為“尾節”的部位看起來像盾牌，其防御能力之強也堪比盾牌。

研究發現，其“盾牌”堅不可摧的關鍵是其下面的螺旋狀結構。這種螺旋狀結構可以防止蝦殼在生長過程中產生裂紋，并能夠減小重擊帶來的沖擊力。

未來，研究人員可以模仿螳螂蝦尾節的微觀結構和力學原理，開發出堅固、強大的新材料并應用于各種新產品上，例如體育運動裝備、防彈衣、無人機、風力渦輪機葉片、航空航天材料、汽車、飛機、直升機、自行車和船只等。

其中最先上市的很可能是體育用品。研究人員制作了一個頭盔，這種頭盔既可供建筑工人使用，也可作為橄欖球運動員的防護用品。從長遠來看，獲益更大、更全面的將是運輸行業，因為更輕巧、強度更高的運輸工具可降低燃料消耗，減少排放。

蒲公英種子的精巧“降落傘”：微型自動推進無人機

蒲公英的種子在風中輕柔地飄蕩，在金色的陽光中輕輕落地。蒲公英種子能夠輕松瀟灑“飛行”的關鍵，在于它精致的纖維頂冠。

為了弄清楚這種像降落傘一樣的茸毛是如何工作的，研究人員建了一個風洞對蒲公英種子進行測試。

他們發現，空氣流過蒲公英種子細細的纖維，會形成一種旋轉氣流。這種氣流可增加種子的拖曳力，有助于種子在長時間、遠距離飛行中保持穩定。研究表明，蒲公英種子在保持飛行高度方面的效率是人造降落傘的4倍。

研究人員希望，這一發現能幫助人們在未來開發出微型自動推進無人機——一種飛行時幾乎不需要消耗能量的無人機。這種無人機利用類似蒲公英種子的人造剛毛飄浮在空氣中。它們可以在空中飄浮很長一段時間，還能攜帶相機或傳感器等設備，用來監測和記錄空氣質量、風向或風速，以及各種人類活動。因為體形微小，它們幾乎不會引起人們的注意，這樣既不會干擾人們的生活，也具有較強的隱蔽性。

蜜蜂的防水花粉球：輕松粘取的黏合劑

蜜蜂從一朵花飛向另一朵花，采集花粉并將其儲存在身上帶回蜂巢。如果有一場突如其來的雨干擾了它的工作，它該怎么辦呢？別擔心，蜜蜂有解決辦法。

蜜蜂采集花粉時，會將唾液覆在花粉上，蜜蜂的唾液有點兒黏，因為它們喝的是花蜜。同時，花上的油脂也會覆在花粉上。唾液與油脂混合成為一種黏合劑，它能夠把花粉變成可以防水的小球，防止花粉被雨水或露水打濕。

有意思的是，在黏合劑的作用下，花粉“吃軟不吃硬”。蜜蜂返回蜂巢后，用后腿有節奏而緩慢地移動花粉球，花粉球很容易就能脫落下來;如果一滴自由下落的雨滴碰巧與其中一個花粉球碰撞，它就會黏得更緊。

研究人員希望利用同樣的科學原理開發高科技黏合劑，人們想用它粘東西的時候可以輕松粘上，想取下時也可以輕松取下。這種黏合劑的應用范圍很廣，例如在醫療和化妝品等領域，人們可以根據需要用它將不同表面粘在一起，在需要時或在速度、力度和濕度等達到某種條件時再輕松取下。這樣就可以把化妝品顆粒從一處移到另一處，或者將藥物輸送到身體某個特定部位。這種黏合劑也可以用于食品中，比如用于蛋糕等甜品的裝飾，或是調節食物的味道、營養成分、顏色等。

鯖鯊的鱗片：飛機減阻“貼膜”

鯖鯊游動的速度非常快，之所以游速可達120千米/時。它們之所以游得這么快，秘密就在于皮膚上的微小鱗片。這些鱗片的長度只有0.2毫米，位于身體不同位置的鱗片可向后彎曲一定角度，最大后傾角度可達50°，其中位于鰓后的鱗片最柔韌。這些鱗片可起到減少水流阻力的作用，防止出現所謂的“流動分離”。

如果將你的手伸到移動的車窗外，手掌迎風，你會感覺到有一股力將你的手向后推。這是因為空氣在手的兩側分離，在手的背面形成低壓區，導致手掌比手背承受更大的壓力。這種情況就是流動分離。

鯖鯊的身體呈流線型，這種結構有助于減小流動分離，但流動分離仍然可能發生。在這種情況下，鯖鯊身上柔韌的鱗片就起到了有效作用，它們有助于控制水流，減少阻力，使鯖鯊的動作更靈活，游得更快。

對于飛機來說，流動分離是最大的飛行障礙之一。未來，人們可以借鑒鯖鯊的鱗片結構設計出一種特殊的膠帶，把它貼在飛機機身、機翼等部位，就能減輕因流動分離而導致的飛行阻力增加、性能或機動性降低等問題。

貓舌的中空乳突：新型清理刷和軟體機器人

貓經常用舌頭舔皮毛，它們這是在為自己理順皮毛，清潔身體。貓的舌頭進化出了最高效的梳理功能。貓砂紙般的舌頭上覆蓋著一種叫乳突的尖刺，這種尖刺是由角蛋白（類似于指甲的堅硬物質）構成的。

研究人員發現，這些乳突并不是人們所認為的錐形，而是中空的勺狀。這種獨特的形狀具有強大的表面張力，唾液能夠被保存在里面，在需要清潔時再提取出來，因此貓的舌頭上可以容納很多“清潔液”。測試發現，整個舌頭上的乳突足夠貓將約50毫升水均勻涂抹到皮毛上。

貓舌乳突還可以朝不同方向轉動，這就能夠有效解開糾纏在一起的貓毛。研究人員用貓舌頭的三維模型制作了一種梳毛刷，刷子上的小刺基本上就是放大版的貓舌乳突。這種刷子不僅可用來為寵物清理毛皮，還能給它們擦藥膏和清洗劑等。

貓舌乳突的獨特形狀還能激發更多靈感，例如有人設想利用它開發一種更加方便有效的涂抹睫毛膏的新方法。有研究表明，模擬貓舌乳突的微型掛鉤具有出色的抓握能力。相關技術可以應用于軟體機器人領域，以提高它們的抓握能力。

（水云間薦自《科學畫報·新知版》2020年第6期）