从壁虎设计的攀爬装备到可以在沙地上疾驰的机器人车辆，加州大学的研究人员正在从自然界中寻找突破性的想法，这些想法可以将普通人变成超人。

加州大学以其改变我们生活方式的科学突破而闻名。他们的许多设计灵感都来源于动物王国中令人惊叹的自然能力。

像《蜘蛛侠》、《蝙蝠侠》、《黄蜂女》等漫画超级英雄都拥有模仿自然的力量。蜘蛛侠能吐出超强蛛丝并攀爬墙壁，蝙蝠侠利用声呐透镜在黑暗中定位敌人，而黄蜂女只需一蛰就能击倒敌人。

现在，加州大学的研究人员正在复制鱼类、蜥蜴和昆虫惊人的适应能力，并将其用于造福人类。

你或许会犹豫要不要把脚趾伸进亚马逊河里，但有一种体型庞大的鱼类却完全不必担心天敌。巴西巨骨舌鱼进化出了一层坚不可摧的鳞片，保护自己免受食人鱼的撕咬。

当加州大学圣地亚哥分校的研究人员仔细研究这种非凡的鱼类时，他们看到了制造一种全新军用级防弹衣的潜力。

加州大学圣地亚哥分校雅各布工程学院的Marc Meyers教授领导的团队受到巨骨舌鱼的启发，正在开发一类坚硬、轻便且柔韧的高科技陶瓷材料。

“我当时在钓巨骨舌鱼，然后意识到它们生活在食人鱼出没的湖泊里，” Meyers说。

Meyers开始对这种特殊鱼类的特性感到好奇。当他查阅现有文献时，惊讶地发现竟然没有人研究过巨骨舌鱼对食人鱼致命咬伤的抵抗力。

“巨骨舌鱼拥有独特的盔甲。它的表面层高度矿化，因此非常坚硬。这层矿化层建立在由交叉层状排列的胶原蛋白构成的基底之上。因此，巨骨舌鱼的鳞片既坚硬又富有弹性。”

不久之后，巨骨舌鱼的超能力将得到更广泛的应用——迈耶的新型柔性陶瓷使得一系列产品成为可能，从防弹衣到防刺穿包装。

这只是仿生学应用的一个例子。

蜥蜴之力

加州大学的研究人员还研制出一种干性粘合剂，可以让攀岩者像你友好的邻居蜘蛛侠一样，牢牢地吸附在陡峭的表面上。这种神奇材料的制造并不需要放射性蛛形纲动物，只需要一只普通的、能反重力攀爬的壁虎就够了。

加州大学伯克利分校Robert Full 教授领导的实验室研发出了这种粘合剂。他在一次TED演讲中展示了仿壁虎材料的攀爬性能，并分享了攀爬者使用特殊的干式粘合垫攀爬垂直玻璃表面的视频片段。

这种材料的工作原理与壁虎的脚一样，壁虎的脚上覆盖着数千根被称为“刚毛（setae）”的微小毛发 —  注：刚毛是存在于许多生物体，主要是无脊椎动物和某些植物上的坚硬、刚毛状或毛发状结构，（如图）。这些毛发在分子水平上与表面结合。

“这项工作的驱动力是好奇心，” Full 说，“我们观察壁虎，然后思考，‘壁虎是如何沿着墙壁奔跑的？’”

这种好奇心催生了一些惊人的技术突破。

车轮和沙子并不相容。但壁虎凭借其摇摆的步伐和张开的脚掌，却能在沙丘上疾驰。通过绘制壁虎在沙地上的奔跑轨迹，富尔的研究帮助工程师们开发出能够更快、更有效地穿越沙漠地形的原型车。

壁虎也启发了人们对稳定性的新思考方式：它们的尾巴使它们在坠落时能够在半空中调整自己的姿势。

“与猫在跌倒时会转动身体不同，壁虎是少数几种会用尾巴来做到这一点的动物之一，” Full 说。

Full 对壁虎如何使用尾巴的研究，为制造能够像蝙蝠车一样攀爬墙壁的机器人车辆开辟了非常现实的可能性。

Full 设想了一个未来，车辆可以滑翔，机器人有稳定尾巴。

“这正体现了基础研究如何带来意想不到的应用，” Full说。“工程学可以从生物学及其原理中汲取灵感。将这些原理与人类最优秀的工程技术相结合，最终可以创造出比自然更优秀的产品。”

惊人的蜘蛛力量

至少在某一方面，加州大学的研究模糊了漫画与科学的界限。

看过《蜘蛛侠》的观众大概都知道，蜘蛛人Peter Parker的超能力来自于被一只放射性蜘蛛咬伤。

但正是Parker的科学知识帮助他创造了蜘蛛侠的蛛丝。这种秘密配方非常坚韧，他可以借助长长的蛛丝在摩天大楼和屋顶之间荡来荡去。蛛丝可以用来制作盔甲、捆绑敌人，或者制成粘性陷阱。

在一个令人惊叹的科学模仿艺术的案例中，类似的应用程序正在加州大学河滨分校教授 Cheryl Hayashi 的实验室中涌现。

她对蜘蛛丝特性的研究有望带来广泛的用途，从外科手术缝线到加固织物。

“蜘蛛丝可用于那些需要轻质、强韧、耐用材料的应用领域，”林说。“研究表明，蜘蛛丝在各种技术领域都具有巨大的应用前景，包括医疗器械、高档纺织品和电子产品。”

由于自然界存在许多不同的蜘蛛品种，因此受蜘蛛丝启发的产品的应用范围非常广泛。

“大多数蜘蛛会吐出不止一种丝，每种丝都有其特定的用途，” Hayashi说。“例如，圆网的框架是由一种非常坚韧的丝制成的，而捕获猎物的螺旋部分则是由一种极具弹性的丝制成的。蜘蛛丝的一些特性确实令人惊讶——牵引丝的导热性能堪比任何金属！”

研究人员需要克服一个障碍——大规模生产受蜘蛛丝启发的材料。

“世界各地的研究人员在高效生产合成蜘蛛丝方面取得了重大进展，” Hayashi说，“目前，我不得不拒绝一些发明家的请求，他们想要获得大量的蜘蛛丝来尝试他们激动人心的想法。”

来源：加州大学

（美国华文网编发）