Batería de pera
Los pájaros pueden extender sus alas y volar libremente en el aire. Según "Han Feizi", Lu Ban utilizó el bambú como pájaro y "le tomó más de tres días volar con éxito". Sin embargo, la gente prefiere imitar las alas de los pájaros y dejarse volar por el aire. Hace más de 400 años, el italiano Leonardo da Vinci y sus ayudantes diseccionaron cuidadosamente aves, estudiaron sus estructuras corporales y observaron atentamente su vuelo. Diseñó y construyó un ornitóptero, el primer avión construido por el hombre.
Durante la Primera Guerra Mundial, los submarinos se construyeron para necesidades militares y permitir a los barcos viajar bajo el agua. Cuando los ingenieros y técnicos diseñaron los submarinos originales, primero colocaron piedras o bloques de plomo sobre el submarino para hundirlo. Si era necesario elevarlo a la superficie, arrojaban piedras o pesas de plomo que habían traído consigo para devolver el casco a la superficie. Posteriormente se realizaron mejoras para variar el peso del submarino llenando y vaciando alternativamente los pontones. Posteriormente se cambió por un tanque de lastre, con válvula de escape en la parte superior y válvula de inyección de agua en la parte inferior. A medida que el tanque se llena de agua de mar, el peso del casco aumenta para poder sumergirse. También hay una cámara de buceo rápido si necesita bucear en caso de emergencia. Después de sumergir el casco en el agua, se descarga el agua de mar de la cámara de buceo rápido. Si una parte del tanque de lastre está llena de agua y la otra parte está vacía, el submarino puede quedar semisumergido. Cuando el submarino quiere flotar, se introduce aire comprimido en el tanque de agua para descargar el agua de mar. Una vez reducido el peso del agua de mar en el barco, el submarino puede flotar. Un dispositivo mecánico tan superior permite que el submarino se hunda y flote libremente. Pero más tarde se descubrió que el sistema ondulante del pez es mucho más simple de lo que la gente inventó. El sistema ondulante del pez es simplemente una vejiga natatoria inflada. La vejiga natatoria no está controlada por los músculos, sino que secreta oxígeno en la vejiga natatoria o reabsorbe parte del oxígeno en la vejiga natatoria para regular el contenido de gas en la vejiga natatoria y promover el libre hundimiento y flotación de los peces. Sin embargo, ya era demasiado tarde para inspirar y ayudar a los diseñadores de submarinos con un sistema de flotación y hundimiento de peces tan ingenioso.
Durante mucho tiempo, los seres vivos viven en la naturaleza rodeados de sonido. Utilizan el sonido para encontrar comida, esconderse de los enemigos, aparearse y reproducirse. Por tanto, el sonido es una información importante para los seres vivos. El italiano Spanzanni descubrió hace mucho tiempo que los murciélagos pueden volar libremente en completa oscuridad, no sólo evitando obstáculos sino también atrapando insectos voladores. Sin embargo, con los oídos tapados, los murciélagos no pueden moverse en la oscuridad. Ante estos hechos, Palansani llegó a una conclusión desagradable: los murciélagos pueden "ver" con sus oídos. Después de la Primera Guerra Mundial, en 1920, Hatay creía que los murciélagos emitían señales acústicas en frecuencias más allá del alcance del oído humano. Señale que el método mediante el cual los murciélagos localizan objetivos es el mismo que el método del eco ultrasónico inventado por Ron Vanzhi durante la Primera Guerra Mundial. Desafortunadamente, el consejo de Hatay no atrajo la atención de la gente y los ingenieros no podían creer que los murciélagos tuvieran tecnología de "ecolocalización". No fue hasta la introducción de los instrumentos de medición electrónicos en 1983 que se confirmó plenamente que los murciélagos se localizan emitiendo ondas ultrasónicas. Pero esto ya no ayudó a los primeros inventos del radar y el sonar.
Por poner otro ejemplo, ya era demasiado tarde para estudiar el comportamiento de los insectos. 400 años después de que Leonardo da Vinci estudiara el vuelo de las aves y construyera el primer avión, después de un largo período de práctica repetida, la gente finalmente inventó el avión en 1903, haciendo realidad el sueño de volar hacia el cielo. Gracias a la mejora continua, 30 años después, los aviones humanos superaron a las aves en velocidad, altitud y distancia de vuelo, demostrando la sabiduría y el talento humanos.
Sin embargo, a medida que continuaban desarrollando aviones más rápidos y que volaban más alto, los diseñadores encontraron otro problema: el aleteo en la aerodinámica. Cuando un avión vuela, las vibraciones de las alas son perjudiciales. Cuanto más rápida era la velocidad de vuelo, más fuerte era el aleteo de las alas, e incluso las alas se rompieron, lo que provocó que el avión se estrellara y muchos pilotos de pruebas perdieran la vida. Los diseñadores de aviones se esforzaron mucho en eliminar los fenómenos dañinos de aleteo y les llevó mucho tiempo encontrar una solución al problema. El dispositivo de lastre está situado lejos del borde de ataque del ala, eliminando así las vibraciones nocivas. Sin embargo, los insectos han estado volando en el aire hace 300 millones de años y todos se ven afectados por el aleteo. Durante un largo período de evolución, los insectos han adquirido con éxito formas de evitar el parloteo. Cuando los biólogos estudiaron las alas de las libélulas, descubrieron que había un área oscura y espesa de queratina sobre el borde anterior de cada ala: un ojo de ala o un nevo de ala. Si se quitaran los ojos de las alas, el vuelo se volvería tambaleante. Los experimentos han demostrado que es el tejido córneo del ojo del ala el que elimina el peligro de batir las alas de la libélula, similar al magnífico invento del diseñador. Si los diseñadores aprenden primero la función de los ojos de las alas de los insectos y obtienen ideas de diseño que conduzcan a resolver el aleteo, podrán evitar exploraciones a largo plazo y sacrificios de personal. ¡Frente a la mirada de las alas de la libélula, el diseñador del avión sintió como si hubiera conocido a la libélula demasiado tarde!
Las molestas moscas parecen no tener nada que ver con la gran industria aeroespacial, pero la biónica las vincula estrechamente.
Las moscas son conocidas como "cosas malolientes". Se pueden encontrar en todas partes y tienen mal olor. Las moscas tienen un sentido del olfato especialmente sensible y pueden percibir olores a miles de metros de distancia. Pero las moscas no tienen "nariz". ¿De qué depende para actuar como sentido del olfato? Resulta que los receptores olfativos de la "nariz" de la mosca están distribuidos en un par de antenas en la cabeza.
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 sustancias olfativas en función de los diferentes impulsos eléctricos neuronales que producen. Por tanto, las antenas de la mosca actúan como un sensible analizador de gases.
Inspirándose en esto, la biónica imitó con éxito un pequeño analizador de gases muy peculiar basado en la estructura y función del órgano olfativo de la mosca. La sonda de este instrumento no es de metal sino de una mosca viva. Se inserta un microelectrodo muy fino en el nervio olfatorio de la mosca y la señal eléctrica del nervio guiado se amplifica mediante un circuito electrónico y se envía al analizador que puede hacer sonar una alarma tan pronto como detecta una señal de sustancias olorosas. Este instrumento ha sido instalado en la cabina de la nave espacial para detectar la composición del gas en la cabina.
Este pequeño analizador de gases también puede medir gases nocivos en submarinos y minas. Este principio también se puede utilizar para mejorar el dispositivo de entrada de la computadora y el principio estructural del analizador cromatógrafo de gases.
Desde que los humanos inventaron la luz eléctrica, la vida se ha vuelto más cómoda y rica. Pero las luces eléctricas sólo pueden convertir una pequeña parte de la energía eléctrica en luz visible, y la mayor parte del resto se desperdicia en forma de energía térmica. 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, muchos organismos pueden emitir luz, como bacterias, hongos, gusanos, moluscos, crustáceos, insectos y peces, etc., y la luz que emiten estos animales no genera calor, por lo que es También llamada "luz fría".
Entre los muchos animales luminosos, las luciérnagas son uno de ellos. Hay aproximadamente entre 65.438 y 500 especies de luciérnagas. Los colores de su luz fría varían del amarillo verdoso al naranja, y el brillo de su luz también es diferente. Las luciérnagas emiten luz fría, que no sólo tiene una alta eficiencia luminosa, sino que también es generalmente más suave, adecuada para el ojo humano y tiene una intensidad luminosa relativamente alta. Por tanto, la bioluminiscencia es una fuente de luz ideal para los humanos.
Los científicos descubrieron que el dispositivo emisor de luz de las luciérnagas se encuentra en el abdomen. Este emisor de luz consta de tres partes: una capa luminiscente, una capa transparente y una capa reflectante. La capa luminiscente contiene miles de células luminiscentes, todas las cuales contienen luciferina y luciferasa. Bajo la acción de la luciferasa, la luciferina se combina con la oxidación para emitir fluorescencia con la participación de agua intracelular. 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, que cambiaron en gran medida la fuente de iluminación humana. En los últimos años, los científicos primero aislaron luciferina pura de luciérnagas, luego aislaron luciferasa y luego sintetizaron luciferina artificialmente mediante métodos químicos. Una fuente de luz biológica compuesta de luciferina, luciferasa, ATP (trifosfato de adenosina) y agua puede utilizarse como linterna en minas llenas de gases explosivos. Dado que este tipo de lámpara no tiene fuente de energía y no genera un campo magnético, puede usarse para limpiar minas terrestres magnéticas bajo la iluminación de fuentes de luz biológicas.
Ahora, las personas pueden obtener luz fría similar a la bioluminiscencia para iluminación de seguridad mezclando algunos productos químicos.
Muchas criaturas en la naturaleza pueden generar electricidad, incluidas más de 500 especies solo de peces. La gente llama a estos peces que pueden descargar electricidad "peces eléctricos".
Los distintos peces eléctricos tienen diferentes técnicas de descarga. Las rayas eléctricas, los bagres y las anguilas tienen la mayor capacidad de descarga. Los torpedos de tamaño mediano pueden producir alrededor de 70 voltios, mientras que los torpedos africanos pueden producir hasta 220 voltios; el bagre eléctrico africano puede producir 350 voltios y las anguilas eléctricas pueden producir 500 voltios; Existe una anguila eléctrica sudamericana que puede generar voltajes de hasta 880 voltios y es conocida como la campeona de las descargas eléctricas. Se dice que mata animales grandes como los caballos.
¿Cuál es el secreto de la descarga eléctrica del pez? Después de una investigación anatómica sobre peces eléctricos, finalmente se descubrió que hay un extraño órgano generador de energía en el pez eléctrico. Estos generadores están formados por muchas células translúcidas en forma de disco llamadas electroplacas o electroplacas. Debido a los diferentes tipos de peces eléctricos, la forma, posición y número de las placas eléctricas del generador también son diferentes. El generador de la anguila eléctrica es prismático y está ubicado en los músculos a ambos lados de la columna de la cola; el generador del torpedo tiene forma de riñón plano, está dispuesto a ambos lados de la línea media del cuerpo y tiene 2 millones de placas eléctricas. El generador eléctrico del bagre se origina en una especie de glándula situada entre la piel y los músculos y tiene aproximadamente 5 millones de placas eléctricas. El voltaje generado por una sola placa es muy débil, pero debido a que hay muchas placas, el voltaje generado es muy grande.
Las extraordinarias habilidades de los peces eléctricos han despertado un gran interés. A principios del siglo XIX, el físico italiano Volta diseñó la batería voltaica más antigua del mundo basada en el órgano generador de energía del pez eléctrico. Debido a que este tipo de batería está diseñada basándose en el generador natural del pez eléctrico, la investigación sobre el pez eléctrico, llamado "órgano eléctrico artificial", también ha dado a la gente esta iluminación: si el órgano generador de energía del pez eléctrico se puede imitar con éxito Entonces se puede resolver fácilmente y eficazmente los problemas de energía de barcos y submarinos.