仿生结构材料的设计与制备

4 总结展望
2.实际应用
仿生材料
增材制造 等手段
Ritchie, R. O.* et al. Nat. Mater., 2015, 14, 23-36
宏量制备
THANKS
敬请老师和各位同学批评指正！
仿生结构材料的设计与制备
2019.04.25
目录
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仿生背景 仿生贝壳 仿生木头 总结展望
1 仿生背景
大自然的智慧
荷叶：
微米-纳米的分级复合结构 超疏水 自清洁
水黾：
腿部刚毛（3 µm） 螺旋纳米沟槽结构 超疏水
蛛丝：
高强度 韧性好 多功能
1 仿生背景
骨骼 竹子 珍珠层
Ritchie, R. O.* et al. Nat. Mater., 2015, 14, 23-36
生物材料的结构与特征
结合生物、机械和其他功能 代表自然界最优设计方案
结构： 梯度结构 分级结构 层状结构 螺旋结构 多孔结构 自组装结构 ……
1 仿生背景
天然复合材料 韧性值远超过它们的成分及其均匀混合物 利用大量的外部增韧机制维持初期开裂
人造贝壳
天然贝壳
人造贝壳
ห้องสมุดไป่ตู้
天然贝壳
砖泥结构
Yu, S. H.* et al. Nat. Commun., 2017, 8, 287
3 仿生木头
去除木质素和半纤维素 100 ℃下机械热压
天然木头：多孔结构
高性能木头：致密结构
Hu, L. B.* et al. Nature, 2018, 554, 224-228
冷冻铸造
Ritchie, R. O.* et al. Nat. Mater., 2015, 14, 23-36
Yu, S. H.* et al. Natl. Sci. Rev., 2018, 5, 703-714
4 总结展望 1.可持续发展
Mohanty, A. K.* et al. Science, 2018, 362, 536-542
Ritchie, R. O.* et al. Nat. Mater., 2015, 14, 23-36
2 仿生贝壳
方法：中尺度组装和矿化
天然贝壳
合成贝壳
交替的有机层和文石片层（91％）
Yu, S. H.* et al. Science, 2016, 354, 107-110
2 仿生贝壳
自下而上大规模宏量组装人造贝壳珍珠层
3 仿生木头
树脂基材料取向冷冻 多孔结构、防火隔热
人 造 木 头 天 然 木 头
Yu, S. H.* et al. Sci. Adv., 2018, 4, eaat7223
4 总结展望
总结： 天然材料的特殊结构值得学习 仿生材料的制备手段多种多样 纳米尺度的控制存在巨大挑战
刷涂诱导取向自组装