仿生纺织品的设计及应用共33页文档
设计仿生产品设计方案
设计仿生产品设计方案仿生产品设计方案一、产品概述：本方案设计了一种仿生产品，旨在提高人类生活质量和工作效率。
该产品采用仿生学的设计理念，模仿自然界中的生物结构和机制，运用先进的科技手段，实现人机融合，为用户提供更加智能便捷的体验。
二、主要功能：1.智能感知：该仿生产品拥有先进的感知系统，能够感知用户的需求和环境变化，并做出智能应答。
用户只需轻轻一触或者使用声控功能，即可实现各种操作，如调节灯光、播放音乐、关闭窗帘等。
2.自适应调节：仿生产品能够根据用户的习惯和身体感受，自动调节温度、湿度、光线等环境因素，为用户营造最舒适的居住环境。
同时，该产品还能根据用户的需求和身体状况，调节座椅高度、角度，提供最佳的坐姿。
3.智能保健：仿生产品内置了多种健康监测器，能够实时监测用户的心率、血压、睡眠质量等身体状况，并提供相应的健康建议。
同时，该产品还能与用户的智能手环、智能手表等设备连接，实现更全面的健康管理。
4.多媒体娱乐：仿生产品内置了高清液晶显示屏和音响系统，支持多媒体播放和互联网访问。
用户可以通过触控屏幕或者声控功能，随时随地享受音乐、电影、电视剧等娱乐内容。
同时，该产品还支持智能家居控制，实现家庭影音系统的智能化管理。
三、优势特点：1.简约美观：仿生产品采用简约的外观设计，融入了自然界的元素，给人以舒适和美感的体验。
2.智能交互：仿生产品支持触控和声控交互，用户可以通过简单的操作实现各种功能，方便快捷。
3.个性化定制：仿生产品提供个性化定制服务，用户可以根据自己的需求和喜好，选择不同的外观、颜色、材质等，打造独一无二的产品。
4.智能联网：仿生产品支持与其他智能设备的连接，实现更全面的智能化体验。
用户可以通过手机或者平板电脑控制和管理产品，实现远程控制和监控。
四、应用场景：1.家庭生活：仿生产品可应用于家庭各个场景，如客厅、卧室、厨房等，提供智能化、舒适化的生活体验。
2.办公环境：仿生产品可应用于办公室、会议室等环境，提供人性化设计和智能化配套设施，提升工作效率和员工的舒适感。
仿生技术在纺织品中的应用
ｔ ｈ ｅ ｂ ｉ ｏ ｎ ｉ ｃ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｔ ｈ ｏ ｍｅ ａ ｎ ｄ ａ ｂ ｒ ｏ ａ ｄ ｉ ｓ ｖ ｅ ｒ ｙ ｆ ａ ｓ ｔ ．Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ａ ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｔ ｅ ａ ｗｉ ｄ ｅ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｍｉ ｌ ｉ ｔ ａ ｒ ｙ ， ｍｅ ｄ ｉ ｃ ａ ｌ ， ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ，ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ，ｔ ｅ ｘ ｔ ｉ ｌ ｅ ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｙ ａ ｎ ｄ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ｓ ．Ｂ ｉ ｏ ｎ ｉ ｃ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｈ ａ ｓ ｂ ｅ ｃ ｏ ｍｅ ａ ｈ ｏ ｔ ｔ ｏ ｐ ｉ ｃ ｂ ｙ ｓ ｃ ｈ ｏ ｌ ａ ｒ ｓ ． Ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｐ ｔ ， ｃ ｌ ａ ｓ ｓ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ｍａ ｉ ｎ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｆ ｂ ｉ ｏ ｎ ｉ ｃ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ ｉ ｔ ｓ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｔ ｅ ｘ ｔ ｉ ｌ ｅ ｓ ａ ｒ ｅ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ．Ｂ ｉ ｏ ｎ ｉ ｃ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｓ ｎ ｅ ｗ ｉ ｄ ｅ ａ ｓ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｔ ｅ ｘ ｔ ｉ ｌ ｅ ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｙ ．
信 息产业 以及 纺织 业等领域都有 相当广泛的应用 ，仿 生技术 已成为 国内外学者研究 的热 门课 题。介 绍 了仿生技 术 的概念 、分类 、研究 的主要 内容 和仿生技术在纺织 品中的应用 。仿生 学的发展及在纺织业 中的应 用为纺织业
仿生设计在智能纺织品中的应用与研究进展
第３１卷㊀第６期２０２３年１１月现代纺织技术ＡｄｖａｎｃｅｄＴｅｘｔｉｌｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶｏｌ.３１ꎬＮｏ.６Ｎｏｖ.２０２３ＤＯＩ:１０.１９３９８∕ｊ.ａｔｔ.２０２３０２０３２仿生设计在智能纺织品中的应用与研究进展张㊀蕊１ꎬ郑莹莹１ꎬ董正梅１ꎬ张㊀婷２ꎬ沈利铭２ꎬ王㊀建１ꎬ３ꎬ邹专勇１(１.绍兴文理学院ꎬａ.纺织服装学院ꎻｂ.浙江省清洁染整技术研究重点实验室ꎬ浙江绍兴㊀３１２０００ꎻ２.浙江喜临门软体家具有限公司ꎬ浙江绍兴㊀３１２０００ꎻ３.江南大学纺织科学与工程学院ꎬ江苏无锡㊀２１４１２２)㊀㊀摘㊀要:为进一步推动仿生技术在纺织领域的应用ꎬ并拓宽仿生智能织品的应用领域ꎬ对近几年国内外仿生设计纺织品的研究和发展现状及应用进行综述ꎮ首先介绍了基于仿生设计的隔热纺织品ꎬ归纳了仿动物毛发中空结构㊁羽绒分支结构以及其他生物结构的隔热纺织品ꎻ简要概述了仿生蝴蝶翅膀和仿其他生物结构的结构生色纺织品ꎻ然后分析了基于仿生设计的超疏水纺织品ꎬ总结了仿荷叶㊁水黾腿以及其他生物结构的超疏水纺织品ꎻ阐述了受人体皮肤结构启发的智能纤维以及受自然界中不同动植物结构启发的仿生智能传感纺织品ꎻ最后总结了仿生智能纺织品在多个领域的潜在应用ꎬ并展望其未来发展方向ꎬ以期为仿生设计智能纺织品的广泛应用提供理论和技术参考ꎮ关键词:仿生设计ꎻ智能纺织品ꎻ隔热纺织材料ꎻ超疏水纺织品ꎻ结构生色纺织品ꎻ智能纤维中图分类号:ＴＳ１０６㊀㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:１００９￣２６５Ｘ(２０２３)０６￣０２２６￣１５收稿日期:２０２３０２２３㊀网络出版日期:２０２３０６０７基金项目:绍兴文理学院研究生校级科研项目(Ｙ２０２２０７０６)作者简介:张蕊(２０００ )ꎬ女ꎬ山东菏泽人ꎬ硕士研究生ꎬ主要从事纤维基传感器件方面的研究ꎮ通信作者:王建ꎬＥ￣ｍａｉｌ:ｊｗａｎｇ＠ｕｓｘ.ｅｄｕ.ｃｎ㊀㊀自古以来ꎬ自然界就是人类各种技术灵感和重大发明的源泉ꎮ种类繁多的生物界经过亿万年的进化过程ꎬ使生物体具有优异的结构功能来适应环境的变化ꎬ从而得到生存和发展ꎮ人类长时间的生产实践促进了思维的发展ꎬ人类的智慧不仅仅停留在生存以及认识生物类群上ꎬ而且还运用人类所特有的思维向自然学习ꎬ并设计模仿生物结构或形态ꎬ通过创造性的劳动提高自身的能力[１￣２]ꎮ人类从生物体优异的结构功能中获得启发ꎬ通过模仿生物体的结构㊁形态㊁功能和行为来解决当今所面临的技术问题[３￣４]ꎬ是人类又一伟大的进步ꎮ对于纺织行业而言ꎬ通过对纤维材料进行仿生设计是获得性能优异纺织品的一个重要方法[５￣６]ꎮ智能仿生纺织品主要是受自然界生物体结构和性能的启发来设计的能对外部环境刺激做出反应的纺织品ꎬ使所制备的智能纺织品获得由这些特殊结构带来的优异功能[７￣８]ꎮ随着智能技术和生物科学的不断进步ꎬ仿生技术已经有了很大的发展ꎬ仿生技术在纺织业中的应用也日渐广泛[９￣１０]ꎮ本文对近年来国内外基于仿生设计原理的智能纺织品进行综合分析ꎬ介绍基于仿生设计的隔热纺织品ꎬ归纳仿动物毛发中空结构㊁羽绒分支结构以及其他生物结构的隔热纺织品ꎻ简要概述仿生蝴蝶翅膀和仿其他生物结构的结构生色纺织品ꎻ然后分析基于仿生设计的超疏水纺织品ꎬ总结仿荷叶㊁水黾腿以及其他生物结构的超疏水纺织品ꎻ阐述受人体皮肤结构启发的智能纤维以及受自然界中不同动植物结构启发的仿生智能传感纺织品ꎻ最后总结仿生智能纺织品在多个领域的潜在应用ꎬ并展望其未来发展方向ꎬ以期为仿生设计智能纺织品的广泛应用提供理论和技术参考ꎮ１㊀基于仿生设计的隔热纺织品随着科技的进步ꎬ人们发现许多动物皮毛拥有特殊的内部结构ꎬ以具备优异的隔热保温性能ꎮ通过仿生技术ꎬ研制出可比拟动物毛发特殊结构的隔热保暖纤维ꎬ对开发高性能的隔热保温纺织品具有重要的借鉴意义ꎮ１.１㊀仿生动物毛发中空结构的隔热纺织品北极熊靠着厚厚的毛皮和脂肪层来抵御寒冷ꎬ它们的毛皮看似白色ꎬ皮却是半透明的ꎬ厚厚的毛皮也不止保温[１１]ꎬ更是能够将阳光的热量传至皮肤ꎮ其毛发结构中空多孔ꎬ且壳层质密ꎬ如图１(ａ)所示ꎬ可以有效锁住空气ꎬ避免产生热对流ꎬ减少热量的流失ꎬ从而实现保温的功能[１２]ꎮ因此ꎬ北极熊的毛发结构及其性能具有重要的参考价值ꎮ许多科研人员仿北极熊毛发的微观结构制备出了人造中空纤维ꎮ如Ｗａｎｇ等[１３]采用冷冻纺丝技术制备了一种聚酰亚胺气凝胶纤维ꎮ通过冷冻纺丝技术获得具有对齐孔的聚(酰胺酸(ＰＡＡ))纤维ꎬ通过冷冻干燥工艺之后ꎬＰＡＡ纤维保留了其多孔结构ꎬ通过程序化热酰亚胺化工艺后ꎬ最后将ＰＡＡ纤维转化为聚酰亚胺纤维ꎬ采用这种纤维编织的纺织品具有优异的隔热性能ꎮ类似地ꎬＺｈａｎ等[１４]通过溶液水热方法制备出具有超弹性和隔热性能的宏观尺度碳管气凝胶(ＣＴＡ)ꎬ如图１(ｂ)所示ꎮ其中使用碲纳米线(ＴｅＮＷｓ)作为牺牲模板ꎬ所制备的ＣＴＡ具有优异的抗疲劳机械性能和极低热导率的超绝热性能ꎬ在节能建筑㊁能量储存和航空航天等应用领域中有较大的发展前景[１５]ꎮ除此之外ꎬ湿法纺丝工艺也是制备中空纤维较为常见的方法ꎮＺｈａｏ等[１６]采用湿法纺丝工艺制备了聚氨酯∕聚偏氟乙烯仿生多孔纤维ꎮ该纤维包括定向亚纤维㊁纳米多孔皮层和管状孔ꎬ具有交叉尺度多孔网络的层状纤维结构ꎮ由仿生纤维编织的纺织品与皮革的孔径分布相似ꎬ因此具有优良的热绝缘性能ꎮＷａｎｇ等[１７]采用湿法纺丝和聚合物溶液发泡相结合的方法制备了聚氨酯∕聚丙烯腈中空泡沫纤维ꎮ制备的多孔热塑性聚氨酯∕聚丙烯腈复合纤维具有优异的延展性ꎬ即使在压缩或拉伸变形下ꎬ相应的机织物仍表现出优良的热绝缘性能ꎬ为研制新型结构功能集成纤维隔热纺织材料铺平了道路ꎮ图１㊀北极熊毛发结构和受北极熊毛发启发的制备工艺Ｆｉｇ.１㊀Ｄｉａｇｒａｍｏｆｐｏｌａｒｂｅａｒｈａｉｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎｓｐｉｒｅｄｂｙｐｏｌａｒｂｅａｒｈａｉｒ㊀㊀同北极熊毛发相似ꎬ企鹅羽毛也是多孔结构ꎬ但企鹅羽毛的主轴内部为 泡沫状 的多孔结构[１８]ꎬ如图２所示ꎬ其外部表面的孔径很小ꎬ这种多孔结构提高了其保温隔热的性能[１９]ꎮ孙正等[２０]以碳纤维为基底制备了一种基于仿生企鹅羽毛排布的防热复合材料ꎬ具有较好的隔热效果ꎬ能够承受高温㊁维持７２２ 第６期张㊀蕊等:仿生设计在智能纺织品中的应用与研究进展恒温㊁质量轻㊁强度高等优点ꎮＹｅ等[２１]受企鹅羽毛的启发ꎬ采用静电纺丝方法制备了聚丙烯腈∕钛酸钡纳米颗粒冷却材料和聚丙烯腈∕炭黑纳米颗粒加热材料的仿生双功能复合材料ꎬ如图３所示ꎬ实现了基于可穿戴织物的个人热管理和自驱动人机交互功能ꎬ对人机界面系统㊁可穿戴电子设备㊁生物医学㊁柔性机器人等领域产生了重大而深远的影响ꎮ图２㊀仿企鹅羽毛和北极熊毛发的高绝缘性能的纤维结构的示意Ｆｉｇ.２㊀Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆａｆｉｂｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｉｔｈｈｉｇｈｉｎｓｕｌａｔｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｔｈａｔｍｉｍｉｃｓｐｅｎｇｕｉｎｆｅａｔｈｅｒｓａｎｄｐｏｌａｒｂｅａｒｈａｉｒ１.２㊀仿生羽绒分支结构的隔热纺织品为了使织物具有良好的隔热效果ꎬ一种方法是通过中空结构的纤维捕获大量的空气以增加热阻ꎬ另一种方法是模仿羽绒的自然特性ꎬ开发具有特殊横截面形状的异性纤维织物[１９]ꎮ其中鹅绒和鸭绒因其特殊的分叉结构和优越的保暖性能被广泛研究和应用于保暖隔热纺织品ꎮ鹅绒结构由一根粗主干纤维和大量细分支纤维组成[２２]ꎬ如图４(ａ)所示ꎮ主干纤维提供机械支撑以确保鹅绒的结构稳定性ꎬ而分支纤维则能够固着更多的静态空气ꎬ起到保暖效果ꎮ尽管羽绒具有优异的性能ꎬ但有关人造羽毛类纤维制备的报道不多ꎬ现有的人造纤维均是在纤维上骨架上生长刚性无机或超分子分支来实现的ꎮ由于使用的材料刚性较高ꎬ纤维分支的长度有了很大的限制ꎮ为此ꎬＸｕ等[２３]采用一种可规模化生产方法制备了鹅绒状对位芳纶纤维及其非织造材料ꎮ通过弱碱溶液(低浓度的氢氧化钠水溶液)处理商用对位芳纶微米纤维ꎬ在化学水解和物理剪切力的共同作用下ꎬ对位芳纶纤维表面剥离生成了大量的纳米纤维分支ꎬ如图４(ｂ)所示ꎮ鹅绒状纤维构成的非织造布具有典型的多尺度纤维形态㊁更大的比表面积和更小的孔径ꎬ也因此具有高隔热性能(导热系数为２６.１ｍＷ∕(ｍ Ｋ))ꎮ杜邦公司采用以丙二醇为原料的聚合物和独特的生产工艺开发出一种新型保暖纤维[２４]ꎬ该纤维材料的蓬松性㊁手感和保暖性接近天然羽绒纤维ꎬ且可以水洗㊁不钻绒ꎬ是天然羽绒理想的替代品ꎮ除了鹅绒之外ꎬ鸭绒同样表现出高度有序和分层的分支结构ꎬ隔热性能主要归功于其纳米尺度和分支结构中的捕获空气ꎮ图３㊀受企鹅毛发启发的双重温度调节材料Ｆｉｇ.３㊀Ｄｕａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｍａｔｅｒｉａｌｉｎｓｐｉｒｅｄｂｙｐｅｎｇｕｉｎｈａｉｒ８２２ 现代纺织技术第３１卷图４㊀鹅绒结构和仿鹅绒的制备工艺示意Ｆｉｇ.４㊀Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｇｏｏｓｅｄｏｗｎａｎｄｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｉｍｉｔａｔｉｏｎｇｏｏｓｅｄｏｗｎ１.３㊀仿生其他生物结构的隔热纺织品除了上述受北极熊和企鹅毛发㊁鹅绒鸭绒启发的隔热纺织材料外ꎬ还有其他的生物结构也可以作为制备仿生隔热材料的参考ꎮＷａｎｇ等[２５]受沙漠中撒哈拉银蚁在极热条件下顽强的生存能力的启发ꎬ通过模仿其微米晶体棒形状的毛发合成了独特的六方氧化锌微棒ꎬ并用聚二甲基硅氧烷(ＰＤＭＳ)进一步涂覆在聚酯织物上ꎬ可以作为坚固的太阳能屏蔽材料ꎬ具有潜在的广泛应用ꎮ除此之外ꎬ被誉为沙漠之舟的骆驼ꎬ可以适应恶劣的沙漠高温环境ꎬ主要是由于驼峰的特殊结构所致ꎬ其结构由外表皮肤㊁脂肪层和汗腺组成[２６]ꎬ如图５(ａ)所示ꎮ当骆驼缺水时ꎬ身体会分解驼峰中的脂肪ꎬ使其转化为水分和能量ꎻ汗腺具有收缩和开放调节机制ꎬ在白天的高温环境下ꎬ最大限度减少水分通过汗腺进行蒸发ꎬ而到了夜晚气温下降时ꎬ则通过热交换的方式进行散热ꎮ图５㊀仿驼峰结构的层级织物设计示意图和工作机制Ｆｉｇ.５㊀Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍａｎｄｗｏｒｋｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌｆａｂｒｉｃｄｅｓｉｇｎｉｍｉｔａｔｉｎｇｈｕｍｐｓｔｒｕｃｔｕｒｅ９２２ 第６期张㊀蕊等:仿生设计在智能纺织品中的应用与研究进展武汉纺织大学徐卫林院士团队[２６]据此仿生设计了多层次结构的热防护与热管理纺织品ꎬ如图５(ｂ)所示ꎬ在两层织物之间嵌入有序的热绝缘单元ꎬ可以有效地阻挡人体皮肤的热量散失ꎮ仿驼峰结构的层级织物具有更强的隔热能力ꎬ并能让液体通过分布式排汗通道持续单向流动ꎮ该织物同时显示出低热导率(０.０１９２Ｗ∕(ｍ Ｋ))㊁高透气性和透湿性ꎮ同时在极端条件下(约８０ħ)ꎬ模拟皮肤覆盖的相对湿度和温度比传统的消防员制服低约２０.６ħ和约１３.６％ꎮ２㊀基于仿生设计的结构生色纺织品色彩被运用于纺织品的各个方面ꎮ长期以来ꎬ通过对纺织品添加天然或化学染料而实现着色的方法是最普遍的彩色纺织品制备技术ꎮ然而ꎬ天然和化学染料着色却存在水资源消耗量大㊁对环境存在污染㊁颜色经长时间氧化后易褪色等问题ꎮ随着我国对绿色纺织品和生态纺织品发展的需求越来越迫切ꎬ由此产生了新型环保的结构生色技术ꎬ纺织品结构生色技术受到了纺织行业界研究者的密切关注[２７￣２９]ꎮ２.１㊀仿生Ｍｏｒｐｈｏｔｅｘ蝴蝶翅膀的结构生色纺织品㊀㊀纺织品结构生色技术是一种无须用化学染料着色就能产生的颜色ꎬ其主要是由于物体本身结构的存在对光产生了反射㊁衍射㊁干涉等物理作用产生的颜色[３０￣３１]ꎮ日本帝人公司利用生活在亚马逊河流域的闪蝴蝶翅膀产生结构色的多层薄膜干涉原理ꎬ研发了光干涉显色纤维ＭｏｒｐｈｏｔｅｘꎮＬｉｕ等[３２]制备了仿生的类似黑色素的聚多巴胺(ＰＤＡ)纳米膜涂层ꎬ为了提高色牢度和避免开裂ꎬ采用含反应性环氧基团的聚(甲基丙烯酸缩水甘油酯￣甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚酯)(Ｐ(ＧＭＡ￣ｃｏ￣ＰＥＧＭＡ))共聚物合成黏合剂来提高ＰＤＡ结构彩色薄膜和丝绸织物之间的界面结合强度ꎬ促进了纺织品着色的发展ꎮＹａｎｇ等[３３]通过改变不同的聚合反应时间在白色棉织物上制备聚多巴胺(ＰＤＡ)膜ꎬ获得结构彩色棉织物ꎮ通过将含聚乙烯吡咯烷酮的内酰胺基团添加到具有邻苯二酚基团的ＰＤＡ膜中以形成强氢键ꎬ提高了ＰＤＡ装饰的结构彩色膜在棉织物上的色牢度ꎬ促进了结构着色在纺织品中的实际应用ꎮ除了通过化合物的聚合使织物生色外ꎬ热辅助自组装和重力沉降法也可以很好地使织物生色ꎬ如Ｌａｉ等[３４]采用热辅助自组装和重力沉降法制备了一种含氧化铜纳米颗粒和银纳米颗粒的聚苯乙烯胶体光子晶体彩色薄膜ꎬ由于铜和银材料比聚苯乙烯致密ꎬ因此金属纳米颗粒在基板底部的沉积物可以吸收散射光ꎬ从而产生生动的结构颜色ꎬ为纺织织物和仿生学的未来应用提供了可调的结构颜色ꎮ除了上述两类生色的制备工艺之外ꎬ有一种生成结构颜色的激光写入方法ꎬ无需精确复制生物结构ꎮＺｙｌａ等[３５]提出了一种基于３Ｄ直接激光写入技术成功制造模仿Ｍｏｒｐｈｏｔｅｘ蝶形的层状纳米结构的方法ꎬ使用双光子聚合在单个光敏材料中创建变形圣诞树结构的自适应横截面几何形状ꎬ不需要精确复制其表面结构ꎬ仅仅是模仿蝴蝶生物的空气和表皮尺寸的层状纳米结构ꎬ如图６所示ꎬ就可以生成结构颜色ꎮ结构生色纤维和纺织品的最大优点在于它不会像普通印染纤维和纺织品一样出现褪色的现象ꎬ而且３Ｄ直接激光写入技术可以产生多种不同的颜色ꎬ该技术为结构生色纺织品提供了新的思路ꎮ图６㊀Ｍｏｒｐｈｏ蝶的结构色和翅膀组成㊁仿Ｍｏｒｐｈｏ蝶的微结构Ｆｉｇ.６㊀ＳｔｒｕｃｔｕｒａｌｃｏｌｏｒａｔｉｏｎａｎｄｗｉｎｇｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆＭｏｒｐｈｏｂｕｔｔｅｒｆｌｉｅｓꎬｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＭｏｒｐｈｏｍｉｍｉｃ２.２㊀仿生其他生物结构的结构生色纺织品孔雀羽毛和宝石甲虫翅膀呈现出各种各样的颜０３２ 现代纺织技术第３１卷色ꎬ给人一种天然的美感ꎬ其内部结构也有其特殊性ꎮ据研究人员发现ꎬ它们内部黑色素颗粒的周期性排列导致光的干涉ꎬ黑色颗粒能够吸收散射光ꎬ从而产生明亮的结构色[３６]ꎮ如图７(ａ)所示ꎬ在孔雀羽毛内部ꎬ棒状黑色素颗粒形成周期性的微观结构ꎬ吸收散射光并产生明亮的结构色[３７￣３９]ꎮ此外ꎬ宝石甲虫翅膀的闪亮绿色是来自多层干涉的典型结构色ꎬ如图７(ｂ)所示ꎬ大约有２０层黑色素和角质层交替堆叠ꎬ结构色清晰可见ꎬ其中微结构中的黑色素层适当吸收散射光[４０￣４１]ꎮ因此ꎬ聚多巴胺(ＰＤＡ)作为一种黑色素模拟材料引起了人们的关注ꎮＦａｎｇ等[４２]提出了一种基于高色牢度ＰＤＡ结构色纳米膜的环保型纺织品染色新方法ꎬ通过多巴胺的聚合反应在棉织物上成功制备了ＰＤＡ纳米膜结构色ꎮ该研究促进了纺织工业领域的清洁染色ꎮＺｈｕ等[４３]采用硫酸铜(ＣｕＳＯ４)∕过氧化氢(Ｈ２Ｏ２)诱导法在真丝织物表面构建均匀的ＰＤＡ￣黑色素膜ꎬ通过控制不同上层膜的厚度ꎬ制备了黄㊁红㊁蓝㊁绿色四种不同结构的彩色薄膜ꎮ其中由于ＰＤＡ￣黑色素聚集体纳米颗粒的独特排列和强烈的光吸收特性ꎬ所获得具有结构色的织物不依赖于角度ꎬ具有优异的颜色可见性ꎮ该方法制备不需要任何染料ꎬ颜色均匀ꎬ为织物结构色的功能性整理提供了新的思路和理论依据ꎮ图７㊀孔雀羽毛和宝石甲虫示意Ｆｉｇ.７㊀Ｄｉａｇｒａｍｏｆｐｅａｃｏｃｋｆｅａｔｈｅｒａｎｄｊｅｗｅｌｂｅｅｔｌｅ３㊀基于仿生设计的超疏水纺织品超疏水纺织品因其表面防水㊁防污㊁自清洁等特性ꎬ在日常生活㊁医药卫生㊁工农业生产㊁能量转换和环境保护等各个领域有广泛具有的应用ꎮ研究发现自然界中的荷叶表面㊁蝴蝶翅膀及水鸟羽毛等因具备优异的超疏水性能ꎬ可以达到自清洁功能ꎬ其核心是具有特殊 微纳 的粗糙结构ꎬ而有效利用仿生技术设计并构建出耐久的 微纳 的结构是超疏水纺织品改性的关键ꎮ３.１㊀仿生荷叶结构的超疏水纺织品早期的疏水性材料主要用于人们生活防护上ꎬ如雨鞋㊁雨衣㊁雨伞等ꎮ随着功能性纺织品的不断发展ꎬ疏水性材料在织物上的应用也越来越广ꎮ最典型的疏水表面是以荷叶为代表的自清洁功能的植物ꎬ通过对荷叶微观结构的分析[４４]ꎬ研究者发现荷叶的自清洁功能不仅源于粗糙表面上微米级的乳突结构及表面蜡晶ꎬ还因为荷叶表面微米结构乳突上存在着纳米结构ꎬ这种微米结构和纳米结构相结合的多级结构是荷叶表面具有自清洁功能的根本原因[４５￣４６]ꎮ正是这种具有自清洁功能的纳米结构ꎬ成为科学界热门的研究对象ꎮ抗机械能力弱是织物超疏水性能的痛点ꎬ研究人员纷纷尝试不同的材料及方法来制备机械耐久性超疏水织物ꎬ如Ｗａｎｇ等[４７]利用烟道气废弃物￣粉煤灰制备了多功能超疏水织物ꎬ该织物具有优异的超疏水性㊁自清洁性㊁抗机械能力㊁光催化性以及自熄阻燃性能ꎬ在许多领域中有较广阔的发展前景ꎮＦｏｏｒｇｉｎｅｚｈａｄ等[４８]采用喷雾法制备了稳定的无氟超疏水棉ꎬ将制备的乙烯基改性的二氧化钛水溶胶喷涂在平纹棉织物上ꎬ然后将ＰＤＭＳ溶液喷涂在经改性的二氧化钛涂布的织物上ꎬ从而制备了超疏水性海绵ꎮ该织物具有优异的自清洁性㊁化学稳定１３２ 第６期张㊀蕊等:仿生设计在智能纺织品中的应用与研究进展性以及耐久性ꎬ在日常生活中可以用作防水和自清洁服装ꎮＺｈａｎｇ等[４９]采用一锅浸渍法ꎬ将棉织物浸入多巴胺㊁硝酸银㊁十六烷基三甲氧基硅烷的乙醇溶液中制备了超疏水棉织物ꎬ其接触角可达１６３.５ʎʃ１.５ʎꎬ油水分离效率高达９７％ꎬ因此该织物具有良好的机械性能㊁化学性能和稳定性ꎬ可以重复用于油水分离ꎮ实现织物的超疏水性能还可以对织物表面进行改性以形成微纳米多级结构ꎬ以此来提高疏水性能[５０]ꎮＣｈｅｎｇ等[５１]采用环境友好的酶蚀刻法对织物表面进行微纳结构粗糙化ꎬ然后通过热化学气相沉积工艺用甲基三氯硅烷对其进行改性ꎬ构造了复合超疏水真丝织物ꎬ如图８所示ꎮ该织物具有良好的自清洁性能和机械耐久性ꎬ且对织物的光泽㊁色泽㊁柔软性等性能影响较小ꎮＨｅ等[５２]提出了一种通过原位氟化诱导的径向聚合在商业聚酯织物上的新型表面设计策略ꎮ通过与甲基丙烯酸三氟乙酯和二乙烯基苯的径向引发接枝共聚ꎬ将具有双键的超支化纳米二氧化硅共价接枝到表面ꎬ所获得的超疏水织物显示出优异的耐久性和憎水性ꎮ此外ꎬ聚倍半硅氧烷超疏水整理也是一种微结构疏水方案ꎬＰＯＳＳ是一种新型的有机和无机结合的杂化材料ꎬ是具有三维结构的有机硅烷化合物ꎬ它特殊的纳米结构㊁纳米尺寸效应㊁交联效应及对聚合物的有效改性ꎬ吸引着人们极大关注ꎮ因此Ｈｏｕ等[５３]采用光诱导巯基￣烯点击化学方法ꎬ利用巯基硅烷对纤维进行表面改性ꎬ再与甲基丙烯酰￣七异丁基半硅氧烷(ＭＡＰＯＳＳ)进行点击偶联ꎬ增加了织物的表面粗糙度ꎬ降低了织物的表面能ꎬ成功制备了基于多面体低聚倍半硅氧烷(ＰＯＳＳ)的超疏水织物ꎬ如图９所示ꎮ该织物具有优异的耐腐蚀性㊁耐紫外线㊁耐高温㊁耐超声波洗涤以及耐机械磨损性能ꎮ图８㊀采用酶蚀刻法制备超疏水织物示意图及其超疏水织物的ＳＥＭ结构Ｆｉｇ.８㊀ＳｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｓｕｐｅｒｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｆａｂｒｉｃｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｅｎｚｙｍｅｅｔｃｈｉｎｇａｎｄＳＥＭｉｍａｇｅｏｆｓｕｐｅｒｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｆａｂｒｉｃ图９㊀通过光诱导硫醇￣烯点击化学制备超疏水织物的过程示意Ｆｉｇ.９㊀Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｓｕｐｅｒｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｆａｂｒｉｃｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｐｈｏｔｏ￣ｉｎｄｕｃｅｄｔｈｉｏｌ￣ｅｎｅｃｌｉｃｋｃｈｅｍｉｓｔｒｙ２３２ 现代纺织技术第３１卷３.２㊀仿生水黾腿结构的超疏水纺织品在自然界中ꎬ除了众所周知的仿荷叶结构所制备的超疏水纺织品外ꎬ还一些具有层次结构和粗糙度的动物表面可以产生显著的超疏水性ꎮ如水黾具有在水面上站立行走而不被浸湿的能力ꎮＧａｏ等[５４]表明ꎬ水黾腿部由大量细微纳米凹槽的定向微小毛发覆盖ꎬ并覆盖有角质层蜡ꎬ如图１０所示ꎬ使腿部表面防水ꎬ并使它们能够在水面上快速站立和行走ꎮ因此ꎬ启发于水黾腿纤维结构ꎬ在织物表面上形成纳米分层结构也可以提供超疏水能力ꎬ如Ｇａｏ等[５５]提出了微米和纳米级分层二氧化硅颗粒涂覆在织物上以实现超疏水仿生表面结构ꎮ采用溶胶￣凝胶法获得各种尺寸的溶胶颗粒ꎬ通过低温两步涂布工艺对织物进行涂布ꎬ由于考虑到含氟化合物基团对环境和健康存在潜在危害ꎬ选择长链烷基硅烷作为低表面能剂ꎬ对粗糙处理后的织物表面进行改性ꎬ所得的织物具有优异的疏水性ꎮ图１０㊀水黾腿纤维结构示意Ｆｉｇ.１０㊀Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｆｉｂｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｗａｔｅｒｓｔｒｉｄｅｒｌｅｇ３.３㊀仿生其他生物结构的超疏水纺织品科学家通过研究壁虎脚㊁蚊子腿以及蛾翅膀等其他生物的内部结构ꎬ指出其表面结构是由微米∕纳米级双重结构组成ꎬ这种微米∕纳米级双重结构正是其超疏水性的原因ꎮ因此ꎬ研究人员们通过采用各种方法在织物表面形成微米∕纳米级双重结构从而使其具有超疏水性能ꎮ如Ｐａｎ等[５６]采用原位生长和浸涂法ꎬ在棉织物上制备了一种耐久㊁稳定的聚二甲基硅氧烷(ＰＤＭＳ)￣硬脂酸铜(ＣｕＳＡ２)超疏水涂层ꎬ从而制备了耐久性超疏水织物ꎮ制备过程无复杂工序ꎬ所用原料较为廉价ꎮ该织物显示出良好的超疏水性能ꎬ其接触角为１５８ʎꎬ同时具有良好的机械耐久性ꎮ此外ꎬＹａｎ等[５７]受黑色素和海洋贻贝的启发ꎬ通过快速氧化聚合将多巴胺在短时间内涂覆在真丝织物上ꎬ并通过聚多巴胺二级反应平台将Ｆｅ２＋接枝到织物表面ꎬ制备了具有超疏水性ꎬ阻燃性和抗紫外性的真丝织物ꎮ４㊀基于仿生设计的智能传感纺织品随着仿生设计和智能传感纺织材料的结合ꎬ智能纺织传感器在防护㊁体育㊁医疗㊁军事等领域有着巨大的发展潜力[５８]ꎬ为此成为研究者关注的焦点ꎮＺｈｕ等[５９]制备了一种多孔结构的碳纳米管∕炭黑￣聚氨酯涂层的织物和导电尼龙纤维叉指电极图案化的织物组装而成的压力传感器ꎬ该传感器具有高灵敏度㊁短响应时间和宽感测范围ꎬ可以与人体表面稳定贴合ꎬ以实现生理信号监测ꎮ４.１㊀受人体皮肤结构启发的智能纤维皮肤是人体最大的器官ꎬ它可以通过不同的皮下组织ꎬ根据外界产生的信息直接与外界相互作用ꎬ从而通过神经中枢完成对不同信息的感觉过程ꎮ受此启发ꎬＺｈａｎｇ等[６０]利用天然纤维素的自组装方法形成多孔超分子纤维网络ꎬ设计了一种新型的具有皮肤特性的纤维素仿生水凝胶(ＣＢＨ)ꎬ该水凝胶显示出优良的特性ꎬ如高拉伸性和强度㊁低模量㊁优异的弹性以及良好的生物相容性ꎬ可作为灵敏可靠的应变传感器用于人体运动监测ꎮ此外ꎬ在水性环境中实现了稳定的信号输出ꎮＷａｎｇ等[６１]报道了一种基于自组装策略的新型离子诱导技术ꎬ通过湿法纺丝法在凝固浴中形成具有仿生绒毛状表面的纤维ꎬ然后加入羟基脲进行特殊的银镜反应ꎬ得到Ａｇ∕ＡｇＣｌ∕ＰＥＤＯＴ:ＰＳＳ复合纤维具有稳定的三层核壳结构ꎬ如图１１所示ꎮ仿生Ａｇ∕ＡｇＣｌ∕ＰＥＤＯＴ:ＰＳＳ复合纤维具有双向响应性和增强的灵敏度ꎬ并对反复的外部应力表现出优异的稳定性ꎬ利用其组装的压力传感器ꎬ可以用于小应力的监测㊁柔性机器人㊁医学假肢等方面ꎮＧｈｏｓｈ等[６２]使用大面积且结构稳定的鱼胶３３２ 第６期张㊀蕊等:仿生设计在智能纺织品中的应用与研究进展。
现代仿生技术在纺织服装领域的应用
现代仿生技术在纺织服装领域的应用摘要：纺织服装的发展与自然息息相关，无论中西，都出现了服装的仿生设计现象，如Dior的郁金香廓形，中国古代服饰的马蹄袖、鱼鳞百褶裙等。
随着科技的进步，服装更加多样化，应用于纺织服装行业的仿生设计也逐渐地从“模仿”变成了“创造”，现代仿生技术的诞生推动着纺织服装领域的技术进步。
关键词：现代仿生技术；纺织服装；应用1仿生纤维1.1视觉表现———以外观效果为主由于微生物表面的非特异性小结构，它严重影响了光的折射规律，使得最终看到的光显示出独特的性质。
双层扁平纤维的设计灵感来自一种生活在热带雨林中的“蓝色闪光蝴蝶”。
它之所以得名，是因为它的翅膀散发出明亮的深蓝色光泽。
蓝闪蝶的翅膀从未有过深蓝色的黑色素，这不是黑色素着色，而是结构着色。
羽毛鳞片之间的间隙结构使光源能够在彼此之间连续地进行反射、映射、干涉和累积，从而增强高清晰度蓝光幅度，并显示出明亮的蓝色金属纹理。
根据这一特点，可以混合两种具有不同热收缩率的聚酯切片进行熔融纺丝。
通过整个热处理过程，纤维束将具有类似的间隙结构，从而达到仿生技术的实际效果。
一些研究人员使用变色龙的褪色原理作为原型来制造褪色纤维。
根据光敏褪色化学物质的添加，他们将其与聚丙烯切割成薄片，充分混合，然后熔化并旋转以产生纤维，以实现视觉冲击变化。
通常，这种视觉仿生技术纤维用于具有特殊颜色设计方案的服装，如高端时装、军事服装等。
1.2功能表现———以实际作用效果为主中空纤维应基于小动物血管膜的管状形状。
研究表明，这种结构可以储存空气和动能，合理减少热量损失。
在这一阶段，生产方法主要是通过化学方法或物理模塑方法生产孔眼结构。
它生产的纤维触感蓬松，具有很好的透气性，因此通常用于床上用品和衣物填充。
北极熊的毛发具有很好的透气性和疏水性。
科学研究数据显示，小北极熊的每一根毛发都有一个内腔结构，气体被密封在内腔中，减少了热量损失。
它的毛发由许多毛发和绒毛组成，浓密的毛发具有疏水性。
仿生纺织品的设计及应用共35页
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
仿生原理在纺织领域的应用
仿生原理在纺织领域的应用1. 介绍仿生学是一门研究生物学与工程学相结合的学科，通过借鉴生物系统的结构和功能，来设计和改进人造产品和技术。
纺织领域是一个广泛应用仿生原理的领域之一。
本文将介绍仿生原理在纺织领域的应用及其优势。
2. 基于仿生原理的纺织材料设计•莲叶纳米纹理纺织材料：莲叶表面的纳米纹理可以让水珠迅速滚落，这种特性被应用于纺织材料的表面设计，使其具有防水性能和自清洁能力。
•鱼鳞纹理纺织材料：仿照鱼鳞的表面结构设计纺织材料，可以减少摩擦力和抗菌能力，同时增加材料的柔韧性和耐磨性。
3. 基于仿生原理的纺织结构设计•蜘蛛丝纺织结构：蜘蛛丝的结构拥有良好的力学性能，可以通过仿生原理设计纺织结构，提高纺织品的强度和韧性。
•鸟羽翅膀纺织结构：鸟羽翅膀的结构可以在飞行中提供稳定和减少阻力的作用，可以通过仿生原理设计纺织结构，改善纺织品的空气透气性和舒适性。
4. 基于仿生原理的纺织染色技术•蝶翅染色技术：仿照蝶翅的颜色和纹理，可以通过仿生原理设计纺织染色技术，实现多色染色效果和纹理变化。
•鱼鳞染色技术：仿照鱼鳞的颜色和纹理，可以通过仿生原理设计纺织染色技术，实现颜色渐变和纹理效果。
5. 基于仿生原理的纺织制造工艺改进•蜘蛛丝制造工艺：借鉴蜘蛛丝的制造过程，可以改进纺织制造工艺，提高生产效率和产品质量。
•莲花纤维织造工艺：仿照莲花纤维的织造工艺，可以改进纺织制造工艺，实现高效、低能耗的生产。
6. 仿生原理在纺织领域的优势•功能性提升：仿生原理的应用可以赋予纺织品更多的功能，如防水、防污、抗菌等。
•环保可持续：仿生原理的设计思路可以提高纺织品的生产效率和可持续性，降低对环境的影响。
•创新性突破：仿生原理的应用促进了纺织技术的创新，推动了纺织行业的发展和进步。
7. 总结仿生原理在纺织领域的广泛应用，使得纺织品在功能、结构、染色技术和制造工艺方面都有了突破性的改进。
通过借鉴生物系统的设计原则，纺织品的性能得到了提升，同时也促进了纺织行业的可持续发展。
仿生设计在家用纺织品中的应用研究
文艺 生活 Ｌ Ｉ Ｔ Ｅ ＲＡ ＴＵ ＲＥ Ｌ Ｉ Ｆ Ｅ
文 艺 研 究
仿 生 设 计 在 家 用 纺 织 品 中 的应 用研 究
（ 湖北 美术学院 服装 艺术设 计 系， 湖北 武汉 ４ ３ ０ ０ ６ ０ ）
摘 要： 随着 多元化时代的到来 ， 人们 的生活品质 也随之提 高， 家用纺织品作为点 亮居 室风格是 必不可 少的。然而工业化 时代 ， 家用纺织品也避免不 了过 于单调 。 基 于人们对 工业文明的反 思， 唤起 了人 们对于 自然的追求及对 自然美感 的视 觉审
来具有 自然美感 的作 品， 更能让人们在仿生设计 中找到无 穷的设计 乐趣 。
关键词 ： 家用 纺 织 品 ； 仿 生设 计 ； 工业化 ； 个性 化 ； 创 造 力
中图分 类号 ． Ｊ ５ ２ ３ ． １
文 献标 识码 ： Ａ
文章编 号 ： １ ０ ０ ５ — ５ ３ １ ２ （ ２ ０ １ ５ ） １ ４ — ０ ０ ５ １ — ０ ２
仿生纺织 品设计过程 中，人工合成材料是被经 常使用 且具
在高速发展 的城市化进程推动下 ，越来越多表现在 当代设 有非常大开发潜力 的材料 ，它把不 同物质经化学方法 或聚合作 计 中形成 的以“ 返璞归真” 及“ 环保休闲” 等生态学概念热潮逐 步 用加工而成 的材料 ， 其特质与原料不 同 ， 合成材料具备许多 自然 成为大众 的追求 。加上家用纺织 品其本身 的整体的发展 已不仅 材料所不具备 的特点及用途 。合成纤维都具有强度高 、 弹性好 、 仅局限于单纯 的图案 印花 ，设计师也在 积极的研发新型仿生 面 耐磨 、 耐化 学腐蚀 、 不缩水等 特点 ， 用 于制作针织 品 、 混纺 织物 、 料， 从仿 自然生态肌理质感到 自然生物系统原理等 ， 研发 出不仅 地毯 、 窗帘 、 编织产品等 ， 都是非常好 的材料 。
生物仿生材料在纺织品中的应用
生物仿生材料在纺织品中的应用随着科技的不断发展，生物仿生材料在许多领域都得到了广泛应用，其中包括纺织品领域。
生物仿生材料作为一种新型材料，具有良好的生物相容性、生物降解性、生物活性等优点，能够有效减少对环境的污染，同时为纺织品赋予更多的功能和性能。
一、生物仿生材料概述生物仿生材料是一种模仿自然界生物体结构和功能的人造材料，具有类似生物组织和器官的物理、化学和生物学特性。
生物仿生材料可以分成两类：一类是来源于生物体内的物质（如胶原蛋白、明胶等），另一类是从生物体外提取的物质（如海藻酸盐、木质素等）。
这些生物仿生材料具有低毒性、生物相容性好、生物降解性强等特点。
二、1、生物仿生材料在纤维材料中的应用生物仿生材料可以作为纤维材料的增加剂，可以使纤维具有良好的抗菌性、防臭性、防水性等功能。
如聚乳酸、聚丙烯酸等材料被广泛应用于纺织材料领域，可以有效提高纤维的强度和耐磨性，增加材质的柔韧性，让纤维具有更多的应用价值。
2、生物仿生材料在纺织品功能性涂层中的应用生物仿生材料可以被加入到涂层中，作为一种增强剂，可以为纺织品赋予更多的功能性。
如将海藻酸钠加入到涂层中，可以增加涂层的透气性，而将明胶加入到涂层中，可以提高涂层的黏度和附着力，使得涂层更加耐用。
3、生物仿生材料在纺织品防护用途中的应用生物仿生材料可以被应用于防护性面料和服装中，如将木质素添加至面料中，可以有效地减少纺织品的燃烧速度和烟气产生量，而将银离子加入到面料中，则可以防止面料和被服产生异味和细菌滋生，更好地保护人体健康。
三、生物仿生材料在纺织品中的优点1、可降解性生物仿生材料具有良好的生物降解性能，可以在一定的时间内被细菌分解，减少了对环境的污染。
2、生物相容性好生物仿生材料和人体组织相容性较好，不会对人体造成刺激和伤害。
3、多功能性生物仿生材料可以为纺织品赋予更多的功能性，如防水、防污、防臭、抗菌、防辐射等，使得其更具有应用价值。
4、可大规模生产生物仿生材料可以通过生物科技手段生产，具有良好的可大规模生产性能。
仿生技术 案例
仿生技术案例一、原理介绍仿生技术是指参考生物学中生物体的结构、功能和行为，模拟其原理和特点，应用于工程和设计领域。
通过仿生技术，可以开发出具有生物特性的产品和解决方案，实现更高效、环保和创新的设计。
二、仿生技术在工程领域的应用案例1. 鱼类皮肤材料借鉴鱼类皮肤的纹理和结构，科学家研发出一种仿生材料，可应用于船舶表面涂层。
这种材料能够减少水的阻力，提高船舶的速度和燃油效率，同时降低对海洋生物的影响，具有重要的环保意义。
2. 蜂巢结构材料蜂巢结构是一种自然界中常见的结构，它具有轻质、高强度和良好的隔热性能。
在建筑领域，借鉴蜂巢结构，研发出具有类似结构的建筑材料，可以实现更节能、环保和经济的建筑设计。
3. 鸟类飞行原理鸟类飞行的原理是人类长期以来追求的目标。
通过对鸟类翅膀结构和飞行方式的研究，科学家开发出仿鸟翼的飞行器。
这种飞行器能够更灵活地操控和省能耗，为航空领域带来了新的技术突破。
4. 花瓣结构的纺织材料花瓣是植物中一种美丽的结构，其纺织材料具有良好的柔软性和透气性。
借鉴花瓣的结构，科学家开发出一种仿生纺织材料，可以用于制作舒适、透气的衣物和家居产品，提升人们的舒适感和生活品质。
5. 蛇类运动机理蛇类在狭小空间中的灵活移动一直是工程领域关注的问题。
通过研究蛇类的运动机理，科学家设计出一种仿生机器人蛇形机器人，用于在狭小空间中进行搜索和救援。
这种机器人具有高度的适应性和机动性，有助于提升救援行动的效率和安全性。
仿生技术的应用案例不仅在工程领域广泛存在，而且还涉及到许多其他领域，如设计、医学和农业等。
通过借鉴生物的智慧和创造力，我们可以探索更多创新的解决方案，实现可持续发展和人类福祉的目标。
随着技术的不断进步，相信仿生技术在未来会有更广阔的应用前景。
仿生技术在纺织品中的应用
仿生技术在纺织品中的应用
近年来，随着生物技术和医学技术的发展，仿生技术已经被大量应用于纺织品行业，使纺织品产品具有更强的性能和质量，更柔软、舒适、耐用，佳受消费者欢迎。
仿生技术是指一种创新性的科学技术，用于复制自然界中的生物结构，特征和设计，应用于技术领域，以获得改善现有产品和技术性能的新技术。
自然界里有许多精心设计的生物结构，例如植物、动物、微生物等，它们拥有非常出色的特征，例如抗病毒性、耐热性、抗老化性、耐水性等，通过研究这些特征，可以在不牺牲材料本身性能的前提下复制结构，改进材料特性，使其具有更理想的性能、强度和耐久性。
在纺织品行业，仿生技术的引入极大地丰富了原有的布料性能，可以增加布料的防水性、高温和低温耐受性，抗紫外线和防尘污染性等，令布料性能更优，使其适用于更多恶劣的环境。
另外，仿生技术还可以用来改善纺织品行业的可持续性，主要是通过改变生产工艺。
仿生技术可以增加材料的可回收性和可持续性，降低能耗和碳排放。
例如，如果在纺织品制造过程中，将仿生技术应用于拉伸布料，可以使布料表面形状硬度均匀、结构密度好，使纺织品有耐磨、耐洗、耐拉伸形态等好的性能，有利于提高纺织品的可回收性和可持续性。
总之，仿生技术在纺织品行业发挥了重要作用，提高了纺织品的性能、耐用性和可持续性，满足了消费者对衣服质量的要求，取得了良好的经济效益。
未来，仿生技术将发挥更大的作用，对改进纺织品性能至关重要，为纺织品行业发展提供有力支持。
浅谈家居纺织品中的仿生设计
家 居 纺 织 品 往 往 具 有 相 对 程 式 化 的造 型 表 现 ，对 于 突 破 常
规造型的家纺产 品来说 ， 仿生设计提供了创新的思路和方法。自 然 素材的空问造型为 家纺产 品进行 艺术化 的款 式设计提供 了源 源不断的灵感来源 ，设计师可 以通 过运用仿生 设计思维 和方法 对家纺产品 的整体或局部 进行 立体造型设计 ，使家纺产 品的规
然形 态 的模 拟 、 提炼 、 融 合 与拓 展 ， 将 自然 的 特 征 转 化 为 设 计 语 言 ， 形 成 家居 纺 织 品设
计 富 有 生 命 力 的 创 新 表 现 。本 文 通 过 对 家 纺 产 品 自 身 各 要 素 的 分 析 来 探 究 仿 生 设 计 的 应用， 提 出 模 拟 自然 和 提 炼 自 然 的 仿 生 设 计 思 维 和 方 法 ， 指 出 仿 生 设 计 是 家 居 纺 织 品
黧
浅 谈 家 居 纺 织 品 中 的仿 生 设 计
圃 倪 明
摘
要 ：大 自然 一 直 为 家 居 纺 织 品 设 计 提 供 着 源 源 不 断 的 启 示 ， 向 自然 学 习 体 现 了家 纺 产 品 设 计 不 断 从 自然 界 中 得 到 认 知 和 运 用 的 过 程 。借 鉴 自然 为 家 纺 产 品 设 计 提 供 了 一 种 富 有 创造性 的 思维 方法 ， 从家 居纺 织 品设 计 的 图形 、 款式 、 色彩 、 肌 理 各个 方 面体 现 出来 ， 表 现 为在 新 的科技 水 平和 时代 条 件下 ， 仿 生 设计 使家 纺 产 品的 各个 设 计要 素通 过对 大 自
的家纺产品 ，以适应和满 足人们 不断提高 的审美 品位和多样化
的 审 美 要 求 。 自古 以来 ， 人 类 向大 自然 学 习 的 脚 步 从 未 停 止 ， 大
仿生学原理在衣服上的应用
仿生学原理在衣服上的应用1. 介绍1.1 什么是仿生学原理？仿生学是指借鉴生物学的原理和方法，将其运用到工程、设计等领域中的学科。
通过对生物的结构和功能的深入研究，研发出可以模拟生物体特性和功能的产品或设计。
仿生学原理在各个领域都有广泛应用，其中在衣服设计方面的应用也日益受到关注。
1.2 仿生学原理在衣服上的应用意义仿生学原理在衣服设计中的应用可以使衣物更符合人类的人体工程学特点，提升人体的舒适度和使用体验。
此外，仿生学原理还可以创造出具有特殊功能的衣物，如自适应保暖、吸汗快干等特性。
这些创新设计不仅能满足人们对舒适性的追求，还可以满足特殊环境下的需求。
2. 仿生学原理在衣物设计中的应用2.1 结构化设计仿生学原理可以通过模仿生物的结构进行衣物设计，从而达到提升舒适度和环保性能的目的。
例如，借鉴鳞片表面的结构，可以设计出具有自洁功能的面料。
同时，通过对昆虫翅膀的学习，可以设计出具有轻型化和空气动力学特征的衣物。
2.2 功能化设计仿生学原理在衣物设计中还可以创造出具有特殊功能的衣物。
例如，借鉴鸟类羽毛的特性，可以设计出具有隔热保暖效果的羽绒服。
此外，仿生学原理还可以应用于防水材料的研发，使衣物具有防水、透气的特性，提高穿着者在恶劣天气下的保护能力。
2.3 智能化设计仿生学原理的应用还可以使衣物智能化。
例如，通过仿生学原理设计的智能纤维，可以实现对人体的健康监测，比如心率、体温等指标的实时监测。
此外，利用仿生学原理设计的智能衣物还可以实现身份识别、无线充电等功能，提升衣物的便利性和实用性。
3. 仿生学原理在衣物设计中的具体案例3.1 蜘蛛网纺织技术蜘蛛网纺织技术是一种仿生学原理的纺织技术，可以用于制造轻型、高强度的纺织品。
该技术借鉴了蜘蛛丝的结构和特性，在制造纤维时加入了类似蜘蛛丝的结构，从而使纺织品具有更好的延展性和抗拉强度。
3.2 鳄鱼皮仿生面料鳄鱼皮仿生面料是一种应用仿生学原理设计的面料，具有良好的耐磨性和防水性能。
功能与色彩仿生纺织品的研究进展与应用趋势
应用技术Fiber Technology纤维技术50纺织导报 China Textile Leader · 2020 No.10功能与色彩仿生纺织品的研究进展与应用趋势文 | 武 萁 祝成炎 李启正 田 伟作者简介：武 萁，女，1996年生，硕士在读，主要从事纺织技术研究与纺织新产品研发工作。
作者单位：浙江理工大学纺织科学与工程学院（国际丝绸学院）。
仿生纺织品是指模拟自然界生物体的形态、结构、颜色等而开发的具有某种特殊性能或功能的纺织品。
近年来，这类纺织品在军事伪装、医学、安全防护等领域的应用不断拓展。
比如在医学领域，仿棉中空纤维被制成了具有物质交换功能的微血管；根据天然复合材料如贝壳、软骨组织等的高韧性，人们开发出了具有中空结构的自修复智能复合材料并用于仿生骨开发；在军事伪装领域，研究人员根据变色龙的变色原理研发出了光敏变色纤维。
随着科技的发展，仿生纺织品的研究思路变得更加开阔，研究方法更加丰富，跨学科、跨领域研究层出不穷，仿生纺织品的发展呈现出功能复合化、智能化趋势。
以下将主要介绍功能仿生纺织品与色彩仿生纺织品（结构生色）的研究进展。
1 功能仿生纺织品的研究进展研究自然界中生物存在的功能原理，然后利用相关原理改进现有或开发全新的技术与产品，这就是功能仿生。
本文介绍的功能仿生纺织品主要是基于仿生学原理，通过模仿生物体结构、形态等对纺织品进行仿生设计，设计制备出具有生物体相似特殊功能或性能的纺织品，一些产品甚至可以呈现出智能化特点。
结构仿生是根据自然生物整体或部分组织构造和谐关系，不断总结规律并应用于人造产品的改造中。
结构功能仿生纺织品会在产品的构造上应用自然生物的特性进行优化。
近年来，树状分叉结构、叶脉分支结构、毛发中空结构、柔性生物结构及多级螺旋结构等是研究热点。
1.1 仿生树状分叉结构仿生树状多级分叉网络具有类似于植物蒸腾效应的多级分叉结构。
近期，东华大学俞建勇课题组通过静电纺丝技术实现树状分叉网络结构并制备出仿生多孔Mur-ray 单向导湿纤维膜，该膜具有自发可逆重力定向导水、快速吸放湿以及良好的速干性能。