灵感来自动植物

昆陵

莲花为何出污泥而不染？海豚身上为何不附着生物？鲍鱼壳的强度为何极高？变化无穷的生物结构形式及生化过程令人类自叹弗如又灵感丛生。

莲花出污泥而不染

莲花是纯洁的象征， 却生长在泥沼中。德国一位植物学家耗时20年， 用电子显微镜观察了上千种植物的表面结构， 最终揭示出莲花自洁的秘密。他发现，表面光滑的植物叶子都须清洗后才能置于显微镜下观察， 而表面覆盖着一层极薄腊晶体的叶子， 却干干净净。原来， 莲花的叶面上有一层表面微小突起的腊晶体， 就像布满钉子的板。落在叶面上的灰尘污垢在这些小突起上摇摇欲坠。当水滴滚过叶面时， 就卷起这些没粘牢的灰尘， 把它们带走。微小的腊晶体使叶面变得粗糙， 这是莲花具有抗污机理的关键。目前，莲花效应被应用于人类生活产品中，如汽车漆、压缩赫土瓦、屋顶板等等。

海豚皮肤很光洁

无独有偶， 海豚及鱼类也保洁有术，因为同样在水中， 鱼类及海豚总是那么干净， 而船只的外壳却很快被覆盖了大量的藻类、微生物和其他贝壳类动物。根据常识，人们会以为那是由于鱼类和海豚身体表面光滑导致的， 但科学家却不这么看。2001年，德国科学家证实，海豚、鲸类与陆生哺乳动物一样，其皮肤受到酶作用的保护。酶在它们的皮肤上相当于生物“洗涤剂”，抑制了微生物的附着。

模仿海豚皮肤的抗污原理， 科学家认为，应该借助可生物降解的混合涂料制成“天然”抗污产品， 以避免用污染环境的有毒油漆来保护船体。涂料会逐渐损耗， “皮肤”表面因而会永葆清洁。

海豚皮肤分为3层：最外面的黑色表皮层极光滑柔软；第2层是生有无数乳头状中空突起物的白色真皮层，其间充满液体；第3层为厚脂肪层，富有弹性。这种生物结构使得皮肤能顺从水的压力而波动，阻力甚小，使海豚游得更快。找到海豚游得快的原因，人造海豚皮因而问世，人造海豚皮里面也有无数微小而中空的橡胶乳头，内有一种黏性液体在小孔中自由流动。将人造海豚皮用于鱼雷、舰船等，可大大提高航速。

贻贝生产“超级水泥”

贻贝是一种双壳类动物， 它能牢固地吸附在船、码头和海水中的其他物体上。贻贝的足上有一种微小的器官， 能分泌被称作足丝的胶。它由4个结合在一起的蛋白质在第5个起催化作用的蛋白质的参与下生成。这种超黏度分泌液特别有效， 在海水中也能把贻贝牢牢地“拴”在各种物体上。

藤壳也与贻贝一样，能产生“超级水泥”。它生活在近岸地带， 常附着在船身上。这种小动物在成熟初期能分泌一种黏液，能将其终生固定在一处。模仿藤壳黏液制成的黏合剂抗张强度极高，适用于0～205 ℃ 的温度范围，用来粘接建筑结构单元十分理想。

贝壳又硬又耐磨

小小的软体动物也是仿生学的一大研究对象。除了薄壳结构和超黏度分泌液外， 贝壳的强度也大有文章。贝壳主要成分是硅酸盐， 同传统水泥相同，但其强度比飞机玻璃还高。原来，贝壳内硅酸盐间空隙很小。为此，人们在制造水泥时充分搅拌，排尽空气，再加入一种聚合凝胶，消除水泥颗粒间的空隙，使颗粒紧紧聚在一起，大大提高水泥的强度。

鲍鱼壳是自然界最硬最耐磨的物质之一。在显微镜下，鲍鱼壳就像砖墙：一层层超薄的碳酸钙好比是砖，不到亿分之一米厚的有机蛋白质层好比是水泥，把碳酸钙紧紧连接在一起，使鲍鱼壳强度与高级陶瓷相媲美，又不像陶瓷那样脆而易碎。人们正在模仿鲍鱼壳，用自组装聚合物制造仿生多层结构。美国已研制成新型的多层复合材料，用来制作坦克装甲。

编辑/王一鸣endprint