以下内容改编自仿生学研究所(Biomimicry Institute)的《询问自然》(Ask Nature)系列战略和产品，其灵感来自自然，旨在应对21世纪最大的设计挑战。找到全部在这里集合。

每天，邮政工人通过邮件递送数百万个包裹，满载着产品的卡车运送到全球各地，价值数十亿美元的包装产品被创造、购买和出售。

包装是无处不在的，必要的现代消费文化的一个方面。它使我们的产品安全，整洁，完好。然而，随着时间的推移，许多这种包装引线的浪费和污染。是不是有更好的办法来包装我们每天使用的产品和服务？

如果我们放眼大自然，有迹象表明答案是肯定的。本集旨在探索自然设计和开发生命友好包装的一些不同的方式。

大自然如何建造可呼吸的容器?从大自然中我们可以找到什么线索来设计保护性的包装，在物品被打开后提供额外的使用呢?就像人类一样，大自然的其他部分也在不断地移动和运输着物品。大自然的想法如何帮助我们设计解决最困难的包装挑战的方案?

1.金鳞蜗牛的三层壳

在印度洋的底部是巨大的热液喷口，喷出热水和矿物质。它们还为适应恶劣环境的各种奇异物种提供了一个生态系统。

其中一种是金鳞蜗牛(Crysomallon squamiferum(有时也被称为海胆足)它以火山口的营养物质为食。由于附着在火山口结构上，蜗牛很容易受到捕食者的攻击，比如螃蟹和有毒的蜗牛，它们会刺穿或咬碎这种结痂足的蜗牛。

为了保护自己，蜗牛使用了坚硬的、类似盔甲的三层外壳。每一层都具有独特的化学和物理性质，使它们能够在管理来自掠夺性攻击的力量方面发挥不同的作用。

外层是一层薄薄的有机外壳，由热喷口喷出的灰岩(硫化铁)颗粒加强。大多数软体动物的壳是由内而外形成的，而金鳞蜗牛除了利用热喷口的硫化铁沉积物外，还会这样做。例如，当入侵的蟹爪开始开裂时，其特殊的微观结构将损伤定位为硫化铁颗粒周围的“牺牲微裂纹”。也就是说，许多小的、可控制的裂缝就在撞击点周围形成，而不是一个大的、可能严重损坏整个外壳的裂缝。

中间层是一层厚厚的有机物质，在自然界中是柔软的，这意味着它很容易变形。这一特性使中间层能起到减震器的作用，减轻螃蟹的抓地力，保护蜗牛不受毒打。它可以比作蛋壳下的一团棉花糖。外层和中层即使不是全部，也能减轻大部分的震动。

任何剩余的机械能都到达钙化的内层。这是最后一层防御，如果有任何力量强大到足以影响它，它们可能会永久性地伤害蜗牛。内层就像棉花糖-蛋壳复合体后面的砖墙。

Bionspired的产品和应用的想法

应用程序的想法:开发新型结构材料。防护装甲。头盔。车辆。

对这一战略感兴趣的工业部门:建设;材料科学;工程;军队。

2.白色的海螺的蛋壳

多细胞海洋生物面临着微生物和其他小生物的不断攻击，这些微生物和小生物都在寻找可以附着的结构。无论是真菌、藻类、形成生物膜的病原体还是其他生命形式，它们都会导致较大有机体表面的生物淤积，从而导致严重的并发症。

白狗海螺(Dicathais专)是海螺的一种，所产的卵具有显著的防污能力。在发育的早期，卵囊的表面覆盖着均匀的脊状突起。与在其他海洋生物的卵的表面上观察到的不规则纳米纹理不同，人们认为，有规律地间隔得足够近的脊线可以最大限度地减少污染生物的潜在接触点，使它们更难附着和定居。

然而，随着时间的推移，细菌会附着在卵囊的表面并扎根。为了解决这个问题，后期的蛋壳会完全脱落，露出下面的一层新壳。

在蛋壳外层脱落后，亲脂的液滴从蛋壳表面的小孔中挤出，似乎起到了某种杀菌的作用。这一系列的防污措施可以防止生物膜和寄生微生物对卵的伤害，直到卵发育到可以孵化为止。

Bionspired的产品和应用的想法

应用程序的想法:这种白色的狗海螺能够产生纳米结构的表面，从而防止微生物附着，这可能会激发新一代的无毒、长效抗菌表面处理技术。

有志于这一战略工业部门:医学;材料;建设;船舶建造。

3.条纹鲈鱼的保护性鳞片

许多多骨鱼，如条纹鲈鱼，通过鳞片得到了保护，免受捕食者的攻击。这些鳞片只有0.2到0.3毫米厚，非常坚硬。它们可以阻止大约3牛顿(相比之下，1牛顿就是从树上掉下来的苹果的重量)的力穿透它们。

这是通过双层结构实现的。每一层鳞片都由两层同样厚的鳞片组成:外层骨质层高度矿化，以起到坚固的外层保护作用，而内层胶原蛋白层则较为柔软，矿化程度较低。这两层一起工作，以防止鳞片下的软组织被刺穿。

当捕食者用嘴捕捉条纹鲈鱼并开始咬人时，骨层是第一层防御。骨层能够承受大约2牛顿的力，承受大部分的咬合力。

随着捕食者的撕咬力度加大，鳞片纵向和横向裂开了一半，形成了四个“襟翼”。The distribution of forces along the cracks between the flaps helps minimize damage to the underlying soft collagen layer. As the bite continues through the scale, the flaps are pushed down and the lower collagen layer separates from the upper bony layer.

当皮瓣被向下推并继续与胶原蛋白层接触时，它们有助于在更大的区域内重新分配咬合力。这样对软胶原层的损伤要比集中在穿刺点时小。这些襟翼非常有用，它们将天平的整体抗冲击能力提高了1牛顿。

胶原层也通过其纤维的方向帮助抵御咬伤。胶原层的纤维彼此成直角，在压力下伸展。这类似于一个编织的吊床可以容纳一个人，但一堆绳子都在同一个方向不能。这可以阻止捕食者的牙齿立即刺穿。胶原层与骨层的分离也有帮助。

鳞片覆盖了条纹鲈鱼的大部分身体，部分重叠。相比于人为的保护盖，这两层规模的系统是出奇的强硬。当与聚苯乙烯和聚碳酸酯（在CD的情况下和护目镜中使用），在单个尺度上提供更多的保护。天秤的分层使得它们比目前使用的人力聚合物强得多。

Bionspired的产品和应用的想法

应用程序的想法:强大而灵活的包装。防护服装和装备是重量轻，具有减少运动限制。大棚盖或面板，将承受的天气。

有志于这一战略工业部门:制造;服装;农业。