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學蜘蛛人趴趴走-受大自然啟發的仿生科技

學蜘蛛人趴趴走-受大自然啟發的仿生科技

The Gecko’s Foot: Bio-inspiration:Engineered from Nature

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  • 蓮葉、奈米馬桶與不沾污牆壁塗料!

    文/莽斯特2007年05月24日

    一個成年人的身長大約150至180公分,因此我們習慣以簡單的材料製造出符合我們自身尺度所需的器械,但是由於奈米科技的發展,再加上遺傳工程與各種新技術的進步,人們漸漸可以將大自然值得師法之處運用生活之中,這種解構大自然,並複製其功效的科學,就是仿生學。《學蜘蛛人趴趴走》說的正是這門科技 more
 

內容簡介

蜘蛛人結合大自然特質與人類智慧於一身,
正是二十一世紀「仿生科技」的最佳代言人!
就如同出淤泥而不染的奈米馬桶、
撕你千遍也不厭倦的魔鬼氈、
以孔雀羽毛的光子晶體取代電晶體、
可自動調節溫度的建築物……
人類科技師法大自然,將能找到
最經濟、最環保、有效率、最符合美學的解決方案!

美國建築大師萊特的建築作品常常師法大自然,他曾說:「學習自然,愛自然,與自然更親近。它絕不會讓你失望。」大自然也蘊藏了所有科技的奧秘與答案,在數十億年的演化過程中,發展出最經濟、最有效率、最環保的各種解決方案。二十世紀末,人類科學家與工程師終於領悟這一點,開始學習大自然的奧秘,致力發展「仿生學」,希望能找到更好的科技發展方向,於是有了以下發現與突破:

●觀察出淤泥而不染的蓮葉表面,發展出奈米馬桶、不沾污的牆壁塗料與玻璃。
●模仿超級強韌的蜘蛛絲,想織出防彈背心、高強度繩索與醫用縫線。
●學習壁虎腳丫子的超級附著力,一圓「蜘蛛人」攀岩走壁的夢想。
●研究蝴蝶翅膀與孔雀羽毛的虹彩色澤,製造出取代電晶體的光子晶體。
●解析蒼蠅在二十分之一秒內直角轉彎的飛行控制力,《奈米獵殺》小說裡的微行飛行載具逐漸成形。
●模仿蜂巢、鯨魚骨骼、白蟻巢穴等生物結構,引領新時代建築的功能與造型。

美國新經濟雜誌《Business 2.0》便預測,仿生學是未來開創美好新世界的八大科技之一。目前有越來越多科學家與工程師加入師法大自然的行列,為人類科技尋找更多靈感與利基。未來,新科技將不是「征服自然」的武器,而是帶領人類「重返自然」的媒介。

作者簡介

佛布茲(Peter Forbes)

主修化學,曾從事醫藥與自然史等主題的出版工作,後來擔任英國頂尖詩學期刊《詩評》(Poetry Review)的編輯(1986-2002),提拔許多年輕的優秀詩人。近年作品主要探討藝術與科學之間的關係,文章散見英國《衛報》、《獨立報》、《金融時報》、《新科學家》週刊等,並為《衛報》撰寫一系列關於「仿生學」的文章,介紹受到大自然生物啟發之新科技。

譯者簡介

張雨青

台灣大學化學系學士、海洋研究所海洋化學碩士,理律法律事務所專利日本組法務專員。合譯有《誰怕科學怪人?》,譯作散見《科學人》雜誌。

 

  毫無疑問的,仿生科技將是廿一世紀科技與產業發展最大的驅動力,也正在創造新一波的技術革命與產業,對於人類生活的影響將是全面的。預測未來仿生科技所產生的新材料、新特性及其衍生之新裝置的影響,將遍及儲能、光電、電腦、記錄媒體、機械工具、醫學醫藥、基因工程、環境與資源、化學工業等產業。相信透過仿生科技的全面發展,我們將能實現永續發展的美夢。

  很高興遠流能在此時發行《學蜘蛛人趴趴走》,對一般讀者認識仿生科技將有極大的助益。此書的特點是文章流暢,深入淺出闡明科學新概念,具非常高的可讀性。
——吳茂昆(中研院院士、中研院物理所所長、奈米國家型科技計畫總主持人)


  《學蜘蛛人趴趴走》是一本探討仿生學的書,也是近幾年來我所接觸過寫得最好的科普書籍之一。「仿生學」顧名思義,是一門以「師法大自然」為宗旨的科學,試圖透過理解並模仿大自然的運行機制,來製作類似甚至超越大自然的人工系統。仿生學雖然是這幾年才竄紅,但在人類文明發展的歷程中,處處可見它的影子,不過一直要到上個世紀才擺脫了神秘的色彩,開始受到主流科學的重視。二十世紀中旬刮起的有機風潮,使標榜「以自然為師」的仿生學在一片講求精準與設計的科技時代中,蔚為一股清流,而近年來興起的奈米科技,更進一步在人類科技與自然界間,架起了一座交流的橋樑。
——蔡雅芝(逢甲大學光電學系助理教授,奈米科學網主持人)


  仿生學是跨領域的科學,當你跟不同領域的專家在一起,彼此傾聽著對方的研究,交換著彼此對另一領域不成熟的想法,往往是擦出火花的時刻。我讀完此書原文,愛不釋手,認定此書對於許多研究學者必定是很好的仿生學入門書,也是通識課程中「跨領域」的最佳範例。從科學普及的角度來看,也很高興看到此書在市面上流通,因此樂於推薦此書。

 

詳細資料

  • ISBN:9789573260493
  • 叢書系列:大眾科學館
  • 規格:平裝 / 296頁 / 16k菊 / 14.8 x 21 x 1.48 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
  • 出版地:台灣
 

內容連載

太陽底下有新鮮事

壁虎步履穩健地攀爬垂直的玻璃壁面,等牠爬到天花板時就跨上去繼續爬,頭下腳上,毫無困難。從玻璃的另一面,你可以看到橫越牠們腳掌的組織橫紋,一會兒吸緊,一會兒鬆開,像迷你波浪舞般橫越腳掌的表面。蓮花的葉面出淤泥而不染,葉子長出水面時,所有泥屑都會滾落,猶如受到磁鐵排斥一般,留下潔淨的葉面。遠從大約四百公尺之外,你就能看見藍摩爾佛蝶豔麗的藍翅膀;那可不只是藍色,還閃爍著珍珠般的光澤,分析結果顯示,翅膀上面連一點藍色色素也沒有。藍摩爾佛蝶飛在空中會東躲西閃、猛然轉向;直到一九九六年,科學家還摸不透這樣的昆蟲怎麼飛得起來;人類的航空動力學理論經過重重試驗,終能把巨無霸客機送上天空,還能讓協和式客機以兩倍音速在空中翱翔,但若根據航空動力學理論,昆蟲並不能產生足夠的飛行升力,可是牠們卻能飛起來。還有,蜘蛛網是由直徑約頭髮十分之一的細絲所構成,當一隻大昆蟲一頭撞進去時,網子會扭曲變形、使蒼蠅停住不動,接著恢復原狀,蒼蠅很快就被那黏呼呼的捕捉絲給纏住了;但是人類的工程學指出,這類蜘蛛絲結構即使能捕捉昆蟲,應該也會把獵物再反彈回去才對。

這些生物顯然擁有超越人類工程師的技能與特質,我們若能弄清楚牠們如何做到、學習利用這些技術,人類的能力就可以延伸至無從想像的地步。不過,這些本領背後的運作機制藏身於如此微小的結構中,根本沒有顯微鏡能夠觀察得到,且其化學結構相當複雜,使得分析它們的一切嘗試都無功而返。至於要製造出具有相同性質的人造物質,那更是不可能的任務。

這些生物展現出不可思議的附著力、自我清潔能力、光學幻術、堅韌的彈性及航空動力學等,令所有的技術專業人士讚不絕口。科學家對大自然的運作技術欽佩已久,自然界有些小玩意兒的精準度確實令人嘆為觀止,像是水母的刺細胞、烏賊和墨魚的噴射引擎、不需高溫即可發光的海洋生物(以及陸上的螢火蟲)等。不過,要把天然機制轉化為同等的人類技術產物,可沒那麼容易呢!

除了細微結構外,仿生學也在一片「有機主義」的氛圍中翩然到來,尤其是關於建築與設計。二○○五年三月至九月舉辦的日本愛知博覽會,主題就是「大自然的智慧」。有機主義同時在大眾文化的時代思潮與材料科學界蔓延開來,於是在大尺度的仿生建築與仿生材料之間牽起紅線。許多建築師希望設計出智慧型大樓,也想運用新型的仿生材料。率先於仿生商業應用方面達陣的項目,便是運用了蓮花效應的大樓外牆塗料,緊追在後的是皮爾金頓公司的ActivTM自潔玻璃。而且就算其他的仿生材料還沒備妥,讓大樓的造型還是可以用上有機線條,反正沒有觸犯著作權就行。

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