生活中的仿生学(大自然中的高科技 我们身边的“仿生学”)
生活中的仿生学
从小我们就听说过“仿生学”，就是借鉴动植物来研发新科技。比如说，蜂窝煤、蛤蟆镜、蝙蝠侠……好吧，正经例子还是不少的，比如模仿苍耳的尼龙搭扣、模仿荷叶的自洁材料等等。而在光学领域，虽然爱迪生的电灯早就超越了萤火虫、鮟鱇鱼发的那点光，但人类在这方面还是有要向动物学习的地方，比如和大家生活密切相关的就是猫眼和蝴蝶翅膀。图片来自:123rf.com
每一片反光条 都是一只猫眼各位猫奴可能对这个场景十分熟悉：昏暗的黑夜中，两点黄绿色的亮光一闪一闪，那是你家猫在窥视着你，仿佛在说“黑夜是我的地盘，你滚回去睡觉！”如果你用灯光扫过它的脸，猫眼的亮度也陡然暴增，就像是点起了两盏小灯泡。所以这就让猫眼很神秘，仿佛背后有着未知的神秘力量。其实，猫的眼睛并不会“发光”，而是它的眼底有一层能反光的膜状结构，叫做“照膜”。照膜就像镜子一样，可以把透过视网膜的部分光线，再重新反射回视网膜上，使感光细胞二次接受刺激，提高了对光线的利用率。再加上猫科动物的眼睛，是以擅长感受弱光的“杆状细胞”为主，因此它们在夜晚只需要一点微光，就能把周围看得一清二楚。图片来自:123rf.com
相比之下，我们人类的眼睛既没有照膜，又是以感受强光的“锥状细胞”为主，因此在黑夜中看不清东西，就算有双黑色的眼睛也得寻找光明才行。于是不论杀人越货，还是交通事故，在夜间发生的几率都大大高于白天。
图片来自: 3M官网
早期的反光膜，由美国3M公司依照猫眼照膜的原理开发于20世纪50年代。在塑胶膜上镀一层铝，再粘上玻璃微珠，反射光线能力很强。只要汽车车灯一照到反光膜上，司机就能清楚地看见反光，从而避免了许多交通事故。后来的反光膜改用塑料、玻璃微棱晶和树脂等材料制作，反光性和耐久性进一步增强，但原理依然还是猫眼照膜。
反光膜粘贴位置示范 图片来自：3M官网
蝴蝶的彩色翅膀 帮助我们刷手机图片来自:123rf.com
毛毛虫变蝴蝶，是昆虫界最励志的故事之一，两双艳丽闪亮的翅膀让它们脱胎换骨。与苍蝇、蚊子、蜜蜂不同，蝴蝶的翅膀上覆有好几层微小的鳞片，这是蝴蝶翅膀的颜色来源。 蝴蝶翅膀上的“细粉”，赋予了它们缤纷的色彩和光影效果。 图片来自:123rf.com
然而20世纪90年代，科学家发现，相当一部分蝴蝶的鳞片其实并没有色素，而是无色透明的，靠光学现象——鳞片复杂的表面结构，能让某种特定波长的光线透过，或是通过折射、衍射光线，从而呈现出各种色彩。这种颜色称为物理色或结构色，而类似蝴蝶鳞片的这种结构则称为“光子晶体”。电脑光盘的背面在阳光下、灯光下显出五颜六色，也是类似原理。图片来自:123rf.com
在光盘流行的那个年代，液晶显示技术也迅速普及。然而当时的液晶显示屏有个硬伤，就是亮度太低——上世纪90年代玩过计算器、掌上电脑的，想必都记得那种又灰又暗的屏幕。这个缺点，严重制约了液晶显示的前途，毕竟我们没有猫眼，屏幕太暗的话看起来很费劲。图片来自:123rf.com
在蝴蝶翅膀鳞片的启发下，3M公司的科研人员发明了由光子晶体制成的多层光学膜，可以高效反射光线、提高背景亮度。把这种膜整合进液晶屏幕之后，整个屏幕亮度增加了一倍多！而且亮度、色彩还可以调节。从此之后，增亮膜就成了液晶屏幕的好基友，电脑显示器、电视，以及如今低头族们一时也离不开的手机，都用着配有增亮膜的液晶屏幕。
让生活变得更美好 更便利 更完善我们熟悉的3M公司产品，可能是防尘口罩和便利贴纸，但实际上3M开发了近七万种产品，很多都是采用了仿生技术。从家庭用品到医疗产品，从运输、建筑到商业、教育和电子、通信等各个领域。看看下面的这个视频，你就会发现3M一直在你身边为你的生活提供便利：
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撰文/ 子凡微信编辑/ 小饼
