Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

龙虾眼睛如何启发辐射加热器

小龙虾。摄影:Bee Collins。

如果你曾经去过北美仓库大小的家得宝的收银台,你可能已经站在一个仿生产品下,甚至不知道它。下次,抬头看看。您可能会看到一个看起来像昆虫复眼的加热器。这是一款HotZone™辐射加热器,采用获得专利的龙虾灵感IRLens™。

罗杰约翰逊是辐射加热器背后技术的发明者。他的灵感始于一个问题:“为什么事物会闪亮?”更具体地说,“大自然如何制造东西,就像鱼皮一样

啤酒和猫的眼睛,有光泽吗?“

约翰逊的童年大部分时间都生活在亚马逊丛林中。如果没有电视和其他活动可供美国年轻人使用,他花时间学习自然界中的事物是如何运作的。约翰逊后来在明尼苏达大学获得了个人化研究学士学位,其中包括工程学和文化人类学,这是一个不寻常的组合,揭示了他对人和机制的兴趣。

同时,他保留了对自然世界学习的兴趣,包括阅读 科学美国人。这是1978年由迈克尔·F·兰德(Michael F. Land)撰写的文章“动物眼睛与镜子光学”,他带回了他对光泽的好奇心。

他了解到龙虾,小龙虾和虾在眼睛的外围有复合镜面镜片。这些镜片可以在视网膜上的点处“堆叠”入射光,增强其自然栖息地的昏暗光线,从而增强视力。有关更多详细信息和说明,请参阅AskNature策略。

小龙虾眼睛特写镜头。摄影:Bee Collins。

约翰逊接受了这个想法并转过身来设计一个辐射加热器。尽管甲壳类动物眼睛的晶状体增强了视网膜上的入射光,但是辐射加热器将热量向外聚焦在热源下方的区域上。该设计使用辐射能量的反射,这使得能够传输多达85%的源能量,这些源能量指向要照射的区域,相比之下,通过依赖于热源折射的更典型的石英透镜传输的能量为40%。

HotZone™加热器使员工在西雅图公共图书馆的前门附近保持温暖。

该设计还允许定制覆盖范围,提供加热区域的圆形,圆形斑点,甚至线性图案。这使得家得宝前面靠近收银台的工作人员感觉舒适,因为热量集中在他们身上。 Roger创建了一家年营业额达100万美元的Radiant Optics公司,为各种大空间设计辐射加热器。 2008年,他将该公司的资产许可给Schaefer Ventilation。他们的网站列出了HotZone™加热器的一些优点,包括它将传热增加300%至500%,将总加热成本降低一半或更多,不加热不需要它的区域,并且由于缺乏而增加可靠性运动部件。

约翰逊花了很多时间思考为什么有些想法能够吸引或坚持下去,而其他想法却没有。在辐射热的情况下,在过去的40年中几乎没有创新。虽然聚焦照明已经流行,但加热标准仍然可以加热整个空间,即使点加热可以节省大量能源。他还发现,每次销售,他都必须为潜在的购买者进行整个教育过程。有时候会得到回报,例如在奥林匹克半岛上的一个旧气球机库转换为表演大厅。有时它没有,就像一个户外足球场。

在我与约翰逊的访谈中,他告诉我他长期以来一直渴望为资源有限的人们做好事。因此,他的发明者的思想正在忙于更多地了解自然的策略,并将这些想法应用到全世界的挑战中。

如果您想了解设计的详细信息,请查看专利。我希望你注意到两件事。首先,在仿生学中,你有时会从有机体中学习,然后转变思想。其次,请注意约翰逊对激发他设计灵感的有机体给予了赞誉。这并不总是会发生,当我看到发明家与大自然分享信仰以获得好点子时,我感到欣慰。

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