第七週週記--科學館之仿生展 @ Furry 毛毛der~部落格

在這次的連假中，我們去了科學館，看了「仿生-從大自然來的絕妙點子Biomimicry-inspired by Nature」，什麼是仿生呢?仿生就是「仿造生物」，就是從生物上獲得靈感，並且發明了新東西，讓生活更便利，也更加環保。

而這次的仿生展，分成2個部分來介紹，分別是從動物來的靈感、從植物來的靈感~

展覽廳前~

『從動物來的靈感』

廂豚車(Bionic Car，仿造廂豚boxfish)

箱魨（boxfish）分布於印度洋、太平洋西部的熱帶珊瑚礁海域，體長約10～15公分，全身金黃色，體表密布黑色圓點。牠的眼睛位於頭部頂端，背鰭後移到尾柄並與臀鰭上下對稱，全身被一個堅硬的骨板外殼包裹，只有嘴部和尾柄露出殼外，模樣非常可愛。科學家發現箱魨的六角形流線骨架，由於質輕、堅固且彈性大，因而讓原本看似笨重的「盒子身體」能以極低耗能的超高效率，輕盈而快速地在水中游動。於是，有款名為Bionic Car概念車，他模仿廂型車的原因是，使用了廂型車的結構使的風阻值(CD值)：0.19(一般的車子約是0.3~0.4)。這樣的超低風阻所帶來的效益就是油耗減少了很多，在時速90公里的速度下，油耗約是100公里，用2.3公升的汽油甚至可達每100公里僅2.3公升的低耗油。這輛概念車的靈感來自於熱帶魚箱魨，藉由箱魨的結構，驗證了此仿生在的可行性。除了找到極佳的風阻值之外，研發小組也從箱魨上找到理想的骨架概念。藉由箱魨骨架的形成原理，不僅車門面板的強度可比原本方法加強了40％，同時還能在兼顧安全強度下，將重量減輕到原來的1/3喔。

箱型車原型~

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廂豚~

500系新幹線(日本，仿造翠鳥)

在500系的新幹線以前，新幹線的列車都不是頭尖的，而是角度比較大的。在設計500系的新幹線時，設計家發現了翠鳥在高速俯衝下去水面時，因為鳥喙非常的尖，風阻較小，因此在高速行駛時不會因為風阻過大而導致產生巨大的聲響。所以在設計500系新幹線時就有套用這設計，讓500系的新幹線的阻力較小，而讓乘客的耳鳴程度較小，乘客也會比較舒服。

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500系的列車，頭尖尖的向鳥喙

壁虎膠帶(仿造壁虎的腳)

壁虎之所以能飛簷走壁，是因為壁虎的腳上有一堆的皺褶，皺著上有一些較粗的毛，較粗的毛上有分岔絨毛，絨毛都是奈米級的。這樣的絨毛會用攀附的東西上產生「凡得瓦力」，也就是分子與分子間會產生吸力，所以這樣der絨毛能讓壁虎緊緊地貼在牆上，不至於掉落。將這個圖案壓印在高密度聚乙烯(橡膠)材質上，進而研發出免黏劑的無膠膠帶，膠帶載重最高紀錄是小於1平方公分的面積能掛重1.4公斤，還能撕開重複使用約十次。「壁虎膠帶」，用法同一般膠帶，按壓於牆面即可附掛重物，讓我們的黏著方是更是多了一項方法。

微型機器人(仿造螞蟻)

螞蟻在不管做任何事時都非常的團結，像是採集食物、攻擊敵人等等。但是如果我們要做越精密的結構，只要一個零件壞掉，機器就不能運作了!於是如果能用一堆的微型機器人的話，就算其中一之機器人壞掉，其他的機器人也可以接續完成任務。所以這就是近期的機器人重點，用螞蟻造型，觸角充電，嘴部夾物品。

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微型機器人

『從植物來的靈感』

魔鬼氈(仿造鬼針草)

Velcro，中文叫魔鬼沾，或稱魔鬼氈。Velcro 是個註冊商標，由 2 個法文單字拼起來：velour（絨毛）和 crochet（鉤子）。它是由 2 片尼龍絲織編而成，一片有微小的鉤子，另外一片有微小的環圈，把這 2 種布料疊壓在一起時，它們就牢牢地連結住了。它是拉鏈的代替品，優點是耐用、質輕、容易拉開、可以清洗、顏色種類多等，因此幾乎搶走了拉鏈、鈕扣、鉤鉤和鞋帶的生意。魔鬼沾的發明者是瑞士的喬治．梅斯倬。梅斯倬出生於瑞士洛桑附近的小鎮，畢業於洛桑市的聯邦科技學院，獲電機工程學士學位。大學畢業後，在一家瑞士機械工廠當工程師。梅斯倬從小就有好奇心，手也非常靈巧，在 12 歲時，就自己設計組裝了一個玩具飛機，而且他老爸還幫他申請到專利。他的嗜好是爬山和打獵。在一個秋天，梅斯倬帶著小狗跑進一個長滿芒刺的小樹叢。梅斯倬為了找回小狗，也穿越那有芒刺的小樹叢，狗是找到了，但狗的毛皮都沾滿了芒刺小針。這些芒刺小針是小樹叢的種籽，帶有芒刺小針的種籽要能貼附在動物毛皮上才能散播到遠處，這是自然界生物傳播繁殖的功能。

梅斯倬回到家裡，花了半天才把小狗毛皮上的芒刺小針清理乾淨，也才注意到自己的外套和褲子也貼附了芒刺小針，他得一個個拔掉，但是他又注意到他的皮鞋卻是乾淨的。他一時好奇，就用顯微鏡仔細觀察貼在衣服上的芒刺小針，發現這些芒刺小針擁有幾千排的微小鉤子，而這些鉤子又是整齊地連接在衣服的環圈紋路上。他把拔掉的芒刺小針再壓回衣服，它又和衣服牢牢貼附在一起。這個觀察使他靈機一動，如果能製造出帶有小鉤子和帶有小環圈的2種布料，就可以模仿這天然方法製造新型的鉤鈕。經過不斷的嘗試和實驗，他們終於發現尼龍絲在紅外線照射下會產生堅硬的小鉤子。再經過改善，終於做出 2 種理想的尼龍布料：分別帶有小鉤和小環圈，把這 2 片疊壓在一起時，它們就牢牢地連結住了。如果用力壓按這 2 片布帶，它們會結合得更緊牢。如果要拉開，先用力拉起一小角邊，其餘的就很容易拉開來。

自潔塗料＆布料(仿造蓮葉)

蓮葉表面，在高解析穿透電子顯微鏡觀察下，可以觀察到蓮葉表面有著大小約5~15微米的乳突狀結構，其上覆有奈米級類似纖毛結構，此奈米級表面結構係為造成蓮葉表面具疏水特性的原因。奈米表面結構造成疏水性質與油或蠟物質等具疏水性的機制不同，一般的防水布料在物理性表面結構效應而造成水珠不易附著葉面，而具超疏水特性（接觸角接近160度），灰塵於葉面不易附著，當雨水沖洗時，易隨水珠滾落而達到淨潔作用。蓮葉表面的這種自我淨潔（self-cleaning）現象，由於係從蓮葉所發現，因此又叫做「蓮葉效應」。1997年，德國波昂大學的植物學家巴斯洛得教授進行了一系列的實驗，發現蓮葉物理結構、化學組成與表現出疏水、自潔性間的關係，因此創造了「蓮葉效應」一詞。以下就蓮葉的疏水性與自潔性分別討論。有人做了能自潔的塗料和布料，保證不回有灰塵和水滴。