瓢虫翅膀的秘密:从昆虫到航天工程的灵感

作者: 窗敲雨

来源: 果壳网

发布日期: 2017-05-22

东京大学的航天工程师斉藤一哉从瓢虫的翅膀折叠方式中获得灵感,通过给瓢虫移植透明鞘翅,使用高速摄影和CT扫描技术,揭示了瓢虫翅膀复杂的折叠结构,并期待这些发现能在航天工程中得到应用。

瓢虫,这些小昆虫们总是很仔细地把它们的翅膀藏在颜色鲜艳的鞘翅之下,只有在起飞时,我们才看到它们露出自己的翅膀。瓢虫的翅膀可以说是一个相当好的折叠结构了,长长的翅膀平时能很好地收纳在小小的空间里,而且展开和收起的过程都非常方便。而工程师们其实也有类似的需求。他们也想设计出一些折叠时很不占空间,展开使用又很方便的结构。

因此,东京大学的航天工程师斉藤一哉想从瓢虫身上获得些灵感——瓢虫这长长的翅膀,到底是怎么收起来,又怎样展开的呢?问题是,想直接观察瓢虫收翅展翅的过程,还真不容易看清楚。于是,研究者们想了一个简单粗暴的方法——他们给瓢虫做了一个“移植手术”:原本色彩鲜艳、不透明的鞘翅(也就是外面被看见的那个“瓢”的部分),被换成了透明的人工版。这样我们就可以透过透明鞘翅方便观察内部结构了!

然后他们用高速摄影记录下整个翅膀的展开过程,同时还对瓢虫进行了精细的CT扫描。最终发现:瓢虫翅膀其实有着复杂的折叠方式,看起来就像精心设计的折纸一样。翅膀的折叠方式大致是Z字形的,但细节还更加复杂,如果用折纸来演示,会是下面这样。而至于研究者们给瓢虫移植的透明“壳”,是下面这样……(真·简单粗暴的方法)这个透明的“壳”是用UV固化树脂做的(听不懂?

嗯,它和光疗美甲一个原理……)现在我们已经知道了瓢虫翅膀是怎样收纳的、也知道了它是怎样展开的,让我们大胆期待它在航天领域的应用吧!但我还是很好奇……不知道这只忽然被开了窗的瓢虫会是什么感觉……??

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