动物的世界，往往给我们很多灵感。游泳健将们驰骋水下的“战衣”，是从鲨鱼皮肤上取经；小小萤火虫的发光机制，使得科学家们发明出了不伤眼的人工冷光；还有仿造蝙蝠的回声定位系统的雷达、模仿鱼鳍的船桨、有如动物鳞甲的屋顶……
仿生产品出现在我们生活的方方面面，让人类的世界更加广阔。
浙江大学建筑工程学院土木工程学系副教授吕朝锋参与的一项研究把目光锁定在节肢动物的复眼上。研究团队于5月1日在英国《自然》杂志发文称，这种模拟节肢动物复眼特性的仿生照相机，能够实现极大的视角和几乎无限的景深。
动物复眼几多奥秘
你是否见过这样的场景：你想伸手抓住停在路边的红蜻蜓，但它“一溜烟”就飞走了；一旦有小虫经过，它又能准确定位、快速捕捉……
这些在人类看来无法企及的“超能力”，都得益于蜻蜓圆鼓鼓的大眼睛。蜻蜓的眼睛占据着头的绝大部分，每只眼睛中都包含有数以万计的“小眼”，它们因此而成为世界上眼睛最多的昆虫。
这些“小眼”，正是动物特有的复眼。它们与感官细胞和神经紧密相连，因而在一只蜻蜓的眼中，眼前物体是数万次复制叠加的结果。不仅如此，这些小眼睛还能上下左右四处转动，它不必回头，就能坐观后方。最神奇的是，当小飞虫等猎物从蜻蜓眼前快速飞过时，它的复眼还能“放慢”、“定格”猎物的行动，昆虫界捕虫高手的称号自然有复眼一份功劳。
其实，复眼在节肢动物界并不罕见，更不是蜻蜓的专属。比如家蝇的复眼，有多达4000个小眼组成，蜜蜂也拥有5000只小眼，甚至蚊子也有复眼，苍蝇和瓢虫也列入复眼动物行列。
动物复眼的神奇，也让科学家们开始了仿生学研究，如果复眼用在人类的世界，生活会变成什么样？
力学专家打造相机
初见吕朝锋，是在紫金港校区的安中大楼。这座砖红色的建筑里，集成了许许多多关于结构、土木、房子的思想，只是这里为什么还会造出仿生相机？
“实际上，除了名称和概念来自生物学上的昆虫复眼，它和生物学的关系并不太大。”吕朝锋介绍说，“把动物复眼拷贝到人类的世界，不是一件容易事，它是一个集合材料科学、光学、电子和力学等多学科的系统工程”。
当然，仿生复眼照相机更不是普通相机的“升级版”。吕朝锋打开手机上的一张图片，一个透明的半圆形球面上，密布一个个水晶小球，“这就是仿生相机，180个小球相当于动物的‘小眼’，整个相机的视角可达160度。”吕朝锋告诉记者。
整个仿生复眼照相机的直径不过1.5厘米，但它紧密的“机关”，却令科研人员费尽心思。作为土木工程专家的吕朝锋，是参与这项研究的唯一一位国内高校学者，他在团队中负责解决了仿生复眼照相机关键的力学问题。
为何需要解决力学问题？这得从仿生复眼照相机的基本构造说起：在一块弹性的塑料薄膜上，科学家们集成了180个微型透镜，即“小眼”。这些小眼并非单独制造，而是同塑料薄膜一起形塑出来的，薄膜经水压调控可形成160度的半球形状。在薄膜之下，每个小眼都连接着自己的导线和光感元件，三者“合作”，在半球形状的薄膜上呈阵列分布，接收光线，处理成像。
如何维持薄膜的半球形状、如何保证薄膜变形时其他元件能保持不变，这些都是吕朝锋在研究中需要解决的力学问题。
虽然没有动物那样成千上万个“小眼”，但这个小小的仿生复眼照相机，也已经带给科学家们许多惊喜。“景深几乎是无限的，还有160度大视角，清晰度高，还能和动物一样辨识快速移动的物体。”吕朝锋告诉记者。
柔性电子应用广泛
仿生复眼照相机并不会用来照相和采风，也许令你难以想象，这个直径1.5厘米的小物件，在不久的将来，或许能在医学、监视设备、军事领域大有作为。
“最直接可应用的实例就是胃镜。不像现在的胃镜只能直达病灶，复眼照相机如果放入胃里，就能多方位、多角度观察。”吕朝锋说，还不仅如此，脑电、心电的监测，甚至微创手术中，复眼照相机都有应用的可能。
复眼照相机还能制造成更先进的监视设备。多数非圆形监视器的视角范围小，且影像质量差。“就像动物的复眼有‘放慢’、‘定格’的功能，用上复眼照相机的监视设备，能在追查肇事者和肇事车辆时帮上大忙。”吕朝锋告诉记者。
其实，科学家们并不只满足于复眼照相机，他们正在致力于开发一种柔性电子器件。
“我们想让那些硬梆梆的电子器件变得柔软、轻便，从而适应各种具有复杂外表曲面的场合。”吕朝锋告诉记者。2009年12月，他到美国西北大学开展为期两年的国际合作研究，同华人学者黄永刚教授一起合作研发“仿生复眼照相机”项目。研发初衷很简单：传统刚性平板型半导体电子器件，不能实现在任意曲面上的高精度传感与驱动功能，尤其是不能胜任生物组织和器官的高精高敏监测与传感需求，因此，“柔性”材料和器件的研发也就成了必然。
4月11日，吕朝锋参与的一项有关分子尺度注射式光电子器件的研究在美国《科学》杂志上发表。注射式光电子器件这项成果“突破了生物医疗的又一瓶颈”，成功对小鼠进行脑控行为干预。
至此，与柔性电子器件相关的结构设计技术得到了巨大发展，其更广泛的应用也在此时初现曙光。更重要的是，柔性电子器件技术将对生物医疗技术的发展产生不可估量的影响。
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