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欧洲赤松

Pinus sylvestris,松科

●高大的针叶树(高可达40m),从欧洲到西伯利亚均有分布。●树干部树皮为灰褐色,树枝为橙黄色。●针叶为蓝绿色,两针一束,长度为2~5cm,直径为1~2mm。●果实为赤松果,是一种长满鳞片的球果,能将种子撒播到地面。

Pinus sylvestris(欧洲赤松)

需要什么和哪里需要

如何在减轻重量和节约原料的情况下最好地加固脆弱的地方?汽车工业中的一款设计软件模仿了赤松树枝的生长“反射”。这个想法来源于克劳斯·马泰克(Claus Mattheck),德国的生物力学专家。根据他的说法,树木遵守“应力的规则分布”的原则:无论哪种张力都会由整个结构来承受。这种原则不仅在树木的“设计”层面上可以被观察到,即树木会将材料应用到所受压力最大的地方(比如树枝的连接处),而且在细胞的层面上也可以被观察到,那儿的木纤维会朝着维持结构的力的方向生长。快速生长的赤松给出了一个最好的例子。克劳斯·马泰克在设计软件(CAO和SKO)中将他的观察结果用于制造汽车和修建建筑。要知道,这些软件也被戴姆勒公司用来设计模仿箱子鱼外形的“仿生汽车”(见第84页)。

智能服装

未来的服装将会是智能的——英国的巴斯大学仿生和自然技术中心的研究者确信。而这样的“智能服装”能做什么呢?只是简单地感知穿戴者的出汗情况,并且按需自我调节——降低温度。这是真的:尽管这些衣物还没有在商店里陈列,但仿生和自然技术中心已经成功生产出了衣物的布料。研究者们将这项成果归功于松果。“我们曾在植物界中寻找一种能根据湿度变化进行外形变化的机制,”朱利安·文森特(Julian Vincent),中心的负责人这样说道,“有许多这样的植物……不过松果才是最好的榜样。”

很快,衣服就会根据穿戴者的出汗程度自动“打开”或“合上”。

当松果还在树上时,它保持着闭合——只在一个短暂的时间内会张开,让花粉进入胚珠(将来的松子)。松果只有掉落到地面后才会打开。从树上落下后,鳞片的纤维开始干燥失水:这就使松果开口了。事实上,松果的鳞片有两层,而两个层面的纤维朝相反的方向生长。当松果变得干燥时,外层收缩的程度更大,这就迫使鳞片向外弯曲——只要简单地观察一颗松果就能明白这种机制。

至于布料的设计,中心的研究者们则将这个过程反转过来。“很简单,”朱利安·文森特解释说,“我们设计出衣物内的折叠部分,而当布料吸收了湿气时,当中的一层会膨胀,折叠部分就会向外弯曲。”以这样的方式,空气就能进入衣物,保持衣物和穿戴者的干燥……这种方式也能用于建筑的通风系统——不过,这次不再是布料的微观的折叠,而是通风口依据湿度开合。

能抵抗一切的螺旋

美国白皮松,一种白色树皮的松树,生长在北美的山中,研究它们是为了建造抵抗地震的建筑。为了抵抗猛烈的风,这些松树的树干有着螺旋生长的趋向:从它生长伊始,木纤维就偏离了最初的轨迹,这加固了树木的根基。