飛機與鳥類的關係

潛艇與魚類的關係

同學們知道嗎？

人類科學技術的發展

很大程度上來說是仿生學推動的

從飛機到潛艇

都是科學家模仿自然界動物發明而成

11月16日下午

2022年廣州院士專家校園行

邀請廣東工業大學陳海燕副教授

以“仿生科技與新材料”為主題

為花都區新雅街新雅小學和雅校區的學生

做了一場線上科普講座

專家介紹

陳海燕，博士，廣東工業大學副教授，英國謝菲爾德大學訪問學者。碩士導師，長期從事材料表面技術、金屬腐蝕與防護和電子釺焊材料等的研發。主持廣州市對外科技合作專案、廣東省自然科學專案，以及橫向專案25項。獲廣東省科學技術三等獎1項。獲中國有色金屬工業科學技術三等獎1項；公開發表50多篇學術論文，12篇SCI收錄，13篇EI收錄，擁有7項授權發明專利和6項實新授權專利。社會兼職：廣州市科技局專家庫成員；廣州市科普名師。主要有四個研究方向：金屬材料的表面技術、電子封裝材料、焊接技術以及材料腐蝕與防護。

講座內容

從字面上來理解，“仿生”意思就是模仿生物。自然界的生物跟我們人類相比，有很多我們人類沒有的特殊本領，如天上的小鳥、海里的魚群等等，人類可以透過模仿這些生物的特殊本領，利用它的原理創造出新的技術或者是新的裝置。而仿生材料也是據此誕生的，我們透過模仿生物的特性進行開發，賦予材料特殊的性質。

螢幕前的陳教授透過一系列的例子讓同學們對“仿生學”有一個更深入的認知：

透過模仿蝙蝠的翅膀，我們創造出蝙蝠翼偵察飛機

透過模仿燕子的翅膀現狀，我們創造出飛行速度非常快的飛機

透過研究壁虎爪子上的褶皺原理，我們得到了應用廣泛的吸盤；

武漢大學運用樹蛙爪子的六邊形紋理，利用高分子材料混合製成了一種很好的膠水。

透過陳教授列舉的這些例子，仿生研究可以總結為三個階段：

第一階段是對天然生物結構和功能的認識和感知

第二階段是對天然生物特點和效能的研究

第三階段則是仿生設計和仿生材料研發

科普小課堂

陳教授也為大家盤點了一些

日常生活中隨處可見仿生學的應用成果

昆蟲機器人

昆蟲機器人可完成基本機器人無法實現的工作，如搬動物體，搜尋排查細微結構的故障，軍事偵察，地震救災等。未來的無人機和軍用機器人都將逐漸“昆蟲化”，進行偵察活動，讓敵人難以發現。

對於昆蟲機器人，我們第一個要模仿的便是螞蟻。螞蟻具有小巧、靈活等特點，最重要的是它們能搬動比自身體重大100倍的物體。

水流仿生減阻裝置和材料

海洋生物在漫長的歲月中進化出效率很高的遊動機構和表面微結構，它的表面摩擦阻力和壓差阻力都相當低。因此，透過結構仿生學的研究，可設計出水下減阻裝置和材料。

科學家根據海豚流線型體形和面板特點，找到一種接近海豚面板的人造材料用於潛艇表面，仿製的“人工海豚皮”還模仿鯰魚表面分泌的粘液，製成高分子材料，用來塗在潛艇上，可減少阻力，使潛艇的航速成倍提高。

模仿鯊魚面板表面粗糙的尖齒狀皺褶而製成的泳衣，可以大大減少水流的摩擦力。

高強仿生材料

我們平常看到的蜘蛛絲一碰就斷，但那也僅僅是一根蜘蛛絲，只有奈米級尺寸。蛛絲比人類的頭髮細1000倍，蜘蛛絲比同樣粗細的鋼絲強度高5倍。

專家認為蛛絲超級伸長能力使它斷裂時需要吸收更多的能量，理論上可以使射彈更有效地減速。在未來，如果把它用於防彈衣，會起到極好的消力作用，對破碎作用是一種很大的障礙。

超疏水疏油材料

荷葉表面有微米尺度的乳突結構，每個乳突上面和乳突之間的表面有許多絨毛，這種特殊的結構和表面植物蠟的共同作用，賦予荷葉“出汙泥而不染”的自清潔特性。

應用一：沙漠集水器。帶波浪的側面增大了接觸面積，能更容易“捕獲”空氣的小水滴，採用超疏水材料使露水不“粘附”在表面，水一滴一滴地流入水槽中。

應用二：輪船防腐蝕的材料，利用超疏水的材料，不讓一些海洋生物吸附在輪船底部，防止對船身造成損傷。

應用三：應用特殊的超疏水材料，可以製成耐髒的白鞋與衣服。

陳海燕教授的精彩分享展示了仿生研究中的神奇之處，即使講座線上舉行，同學們認真聽講，做好筆記，沉浸其中。

科技是國之利器

教育是國之重器

少年是國之未來

此次科普活動

培養了同學們對科學的興趣

將科學的種子撒在了同學們心裡

廣州院士專家校園行專案

廣州院士專家校園行專案，是廣州市科學技術協會和廣州市教育局專門為廣州市中小學生精心策劃、量身打造的年度科普活動。透過邀請優秀科學家深入廣州地區中小學校開展科普講座，讓青少年與科學大師親密接觸。收穫知識的同時，感受科學家的人格魅力和不斷探索、勇於創新的科學精神。

自2017年3月活動開展以來，該專案先後邀請了包括歐陽志遠、陳景中、陳新滋、劉人懷、鍾世鎮、黃乃正、方濱興、杜如虛、林浩然、葉玉如、吳碩賢、劉煥彬、徐義剛、張培震、羅錫文、蘇國輝等16位院士在內的110多位不同領域的科技工作者，為18萬多的中小學生開展科普講座553場，深受學校和廣大師生的歡迎。

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原標題：《仿生科技與新材料|2022年廣州院士專家校園行|走進廣州市花都區新雅街新雅小學和雅校區》