鞘翅：大自然將如何塑造我們的未來

今年夏天，我整個六月都在歐洲旅行。 這次經歷真的是一場旋風般的冒險，改變了我對人類狀況幾乎每一個方面的看法。 在每個城市，從都柏林到奧斯陸，從德累斯頓到巴黎，我不斷地被每個城市所提供的歷史奇蹟所震撼——但我沒想到的是看到了城市生活的未來。

在炎熱的一天參觀維多利亞和阿爾伯特博物館（廣為人知的V&A博物館）時，我不情願地進入了露天展館。 在那裡，我驚訝地看到一個名為 ELYTRA 的展覽，與 V&A 內的歷史和人類學展覽形成鮮明對比。 ELYTRA 是一項高效、可持續的工程創新，可能會塑造我們公共休閒空間和建築的未來。

什麼是鞘翅？

這個名為 ELYTRA 的結構是由建築師 Achim Menges 和 Moritz Dobelmann 與結構工程師 Jan Knippers 以及氣候工程師 Thomas Auer 合作開發的參觀機器人展覽。 跨學科展覽展示了受自然啟發的設計對技術、工程和建築的未來影響 （維多利亞和阿爾伯特）。

展覽包括一個停用的機器人，它坐在它建造的複雜編織結構的中心下方。 展覽的六角形部件重量輕，但堅固耐用。

仿生學：你需要知道的

每片 ELYTRA 的六邊形結構都是通過仿生工程或仿生學開發和完善的。 仿生學是一個由受生物啟發的設計和源自自然的適應所定義的領域。

仿生學的歷史悠久。 早在公元 1000 年，中國古人就試圖以蜘蛛絲為靈感開發合成織物。 列奧納多·達·芬奇在設計他著名的飛行器藍圖時從鳥類中汲取靈感。

今天，工程師們繼續關注自然，以創造新技術。 壁虎的粘腳趾激發了機器人爬樓梯和牆壁的能力。 鯊魚皮啟發了運動員的空氣動力學低阻力泳衣。

仿生學是真正的 跨學科和迷人的科學技術領域 （布山）。 這 仿生研究所 探索這一領域並提供參與的方式。

ELYTRA的靈感

ELYTRA 的靈感來自甲蟲堅硬的背部。 甲蟲的鞘翅保護著昆蟲嬌嫩的翅膀和脆弱的身體（生命百科全書）。 這些堅硬的防護罩讓工程師、物理學家和生物學家都感到困惑。

這些鞘翅怎麼可能足夠強壯，讓甲蟲在不損壞其設備的情況下在地面上旋轉，同時又足夠輕以維持飛行？ 答案在於這種材料的結構設計。 鞘翅表面的橫截面顯示，殼由連接外表面和內表面的小纖維束組成，而開放的空腔則減輕了整體重量。

南京航空航天大學仿生結構與表面工程研究所的郭策教授發表了一篇論文，詳細介紹了一種基於鞘翅自然現象的結構的發展。 鞘翅樣品和建議的材料結構之間的相似性是驚人的。

仿生學的好處

鞘翅擁有“優異的機械性能...例如高強度和韌性”。事實上，這種抗損傷性也是使 ELYTRA 等仿生設計如此可持續的原因——無論是對我們的環境還是對經濟而言。

例如，民用飛機只需減輕一磅重量，就能通過降低燃料消耗來減少二氧化碳排放。 去除同樣磅的材料將使該飛機的成本降低 2 美元。 將這種減輕重量的生物材料應用於空間站時，一磅可節省超過 300 美元。

當創新如 郭氏生物材料 可以應用於更有效地分配資金（Guo et.al）。 事實上，仿生學的一個標誌是其對可持續性的努力。 該領域的目標包括“自下而上構建、自組裝、優化而不是最大化、使用自由能源、異花授粉、擁抱多樣性、適應和進化、使用對生活友好的材料和工藝、參與共生關係，並增強生物圈。”

關注大自然如何製作材料可以讓技術與我們的地球更自然地共存，並引起人們對“非自然”技術對我們世界的破壞程度的關注（克勞福德).

除了 ELYTRA 的效率和可持續性之外，該展覽還展示了建築和公共休閒空間未來的巨大潛力，因為它具有發展能力。 該結構被稱為“響應式避難所”，其中交織著許多傳感器。

ELYTRA 包含兩種不同類型的傳感器，可以收集有關其周圍世界的數據。 第一種是熱像儀。 這些傳感器匿名檢測人們享受陰涼處的運動和活動。

第二種傳感器是貫穿整個展覽的光纖。 這些纖維收集有關結構周圍環境的信息，並監測展品下方的小氣候。 探索展覽的數據圖 点击這裡.

這種結構令人難以置信的現實是“樹冠將在 V&A 工程季節的過程中隨著收集的數據而增長並改變其配置。 參觀者如何抑制展館最終將 告知樹冠如何生長以及新組件的形狀 （維多利亞和阿爾伯特）。”

站在維多利亞和阿爾伯特博物館的展館內，很明顯該結構會隨著小池塘的曲線而擴展。 允許人們使用該空間來確定其建築的簡單邏輯是驚人的深刻。