仿生材料学的研究现状及应用课件
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到国内后, 中国的生物矿化研究开始逐渐形成规模。其中很重要的一个方面就是在学习矿化 材料合成方法的基础上, 研究并实施新的材料制备策略。
仿生材料学的研究现状及应用
4.1仿生材料学研究现状
• 中国生物与仿生材料研究者在这一领域已取得国际瞩目的研究成 果。深入进行这些工作的一个重要前提就是表征天然生物矿物的 分级结构及探索生物矿化的基本机理。
仿生材料学的研究现状及应用
4.1.2仿生材料设计及制备
3.仿动物骨骼哑铃型增强体的优化设计。 • 动物长骨的外形为中间细长两端粗大, 并圆滑过渡到中部, 避免了
应力集中, 有利于应力转递, 减缓压应力的冲击, 与肌肉相互配合, 使肢体持重比提高, 受此启发把短纤维设计成哑铃状。 • 经过理论计算, 可得到端球与纤维半径的最佳比值 , 该模型用模 型材料得到了较好的证实, 其强度提高了1.4倍.
5.结论 6.参考文献
仿生材料学的研究现状及应用
4.1仿生材料学研究现状
• 材料科学技术与生物技术、信息技术和能源技术一起成为现代社会文明发展的四大支柱. • 国际上对天然生物材料及仿生材料研究的重视始于20 世纪80 年代。目前, 国际上一流大学
都已把生物材料放在优先发展的地位。 • 中国自1988 年中国生物无机化学家王夔院士和材料学家李恒德院士将生物矿化的概念介绍
• 骨组织工程细胞外基质材料都有各自的优缺点。 天然衍生材料作为骨组织工程的支架材料,具有生 物相容性好, 能够形成与人骨类似的多孔结构, 其降 解产物易于被吸收而不产生炎症反应等优点; 但也
4.2.1材料的发展趋势是复合化、
智能化、能动化、环境化, 而仿生 材料具有这几方面的特征仿生材料 学涉及面如此之广, 它的发展或成 功将影响到社会的各个角落。
仿生材料学的研究现状及应用
4.2仿生材料学发展前景
4.2.2仿生材料的应用前景 • 生物纳米材料科学已展示出激动人心的前景,此领
域最终目标是在纳米水平制造功能性生物材料.
伤口愈合后疤痕图
仿生材料学的研究现状及应用
4.1.2仿生材料设计及制备
• 6.仿贝壳结构新型材料 的制备.鲍鱼壳的结构 给人们很多启示, 英国 化学工业公司采用仿生 结构, 使si C 的破断功提 高10 倍,; 浙江大学采用 仿生多层结构, 使A1 20
仿生材料学的研究现状3及室应用 温和高温强度不变,
2.根据功能适应性研制自组装、智能化材料。不论从形态学还是力 学的观点看, 生物材料都是极其复杂的, 这种复杂性是长期自然选 择的结果, 是由功能适应性决定的[5]。树木通常生长挺直, 一旦倾 斜, 偏离了正常位置, 便在高应力区产生应力木, 恢复正常位置困, 这说明树木具有反馈功能和自我调节作用。如智能水槽、不怕水 泡的橱柜、传感器材料等。
仿生材料学的研究现状及应用
4.1.2仿生材料设计及制备
4.仿树根纤维形态的优化 设计。受树及草根对堤 坝加固作用的启发, 提 出了分形树纤维模型如 图2,可从理论推导出一 级分叉时的最大拔出力 p和拔出功p`.与无分叉 之比.
仿生材料学的研究现状及应用
4.1.2仿生材料设计及制备
5.仿自愈合过程进行材料 内部损伤的修复。受到 损伤后, 生物体的内分 泌系统分泌出一些物质 进行填充, 愈合或局部 再生, 而人造材料就不 能。二者的差别在于一 个是开放耗散系统, 一 个是封闭系统。生物体 自愈合本质就是开放体 系和周围环境进行物质 和能量交换, 并进行自 组织的过程因此要仿使生材人料学的研究现状及应用
仿生材料学的研究现状及应用
4.1.1 根据生物材料的优良特征 进行仿生研究
3.根据自愈合性研制生命材料。生物体的显著特点是具有再生机能, 即受到损伤后, 机体能自行修补创伤。如骨折发生后, 裂口附近的 骨内膜和外膜开始增生和加厚, 成骨细胞大量生长, 形成骨痴, 在成 骨和破骨细咆作用下将骨痴逐渐变成正常骨川。该特性的研究将 为人们设计有生命材料提供参考对象。
仿生材料学的研究现状及应用
4.1.2仿生材料设计及制备
2.仿植物纤维微观结构的 增强体和复合材料界面 的优化设计。生物体中 纤维的层次结构别具特 色, 如竹纤维包含多层 厚薄相间的层, 每层中 的微纤丝以不同升角分 布, ( 厚层为3 ~ 100, 薄 层30 ~ 450相邻层间升 角逐渐变化, 避免了几
• 鲍鱼可以利用简单 的白至(C aCO3)产 生超硬的贝壳。在S E M 下观察鲍鱼贝 壳发现, 它与灰抹砖 墙结构很相似— 一 层层超薄的碳酸钙 象砖一样由不到亿 分之一米厚的有机 蛋白基质连接在一 起, 使它的强度与高 级陶瓷不相上下, 但
没有陶瓷的脆性圈。
仿生材料学的研究现状及应用
4.2仿生材料学发展前景
仿生材料的研究现状及应用
1.研究背景及意义
2. 仿生材料的原理
3.仿生材料学的研究内容
4.仿生材料研究现状及发展前景
5.结论
6.参考文献
仿生材料学的研究现状及应用
4.仿生材料研究现状及发展前景 4.1仿生材料学研究现状 4.1.1 根据生物材料的优良特征进行仿生研究 4.1.2仿生材料设计及制备 4.2仿生材料学发展前景
• 仿生材料的发展日新月异，它已成为生物科学、材料科学、医学、 仿生材料学的研究现状及应用
4.1.1 根据生物材料的优良特征 进行仿生研究
1.根据复合特征研制 复合材料。地球上 的生物材料几乎都 是复合材料, 其优良 的性能靠其简单组 分的复合来保证而 仿生材料学的研究现状及应用
4.1.1 根据生物材料的优良特征 进行仿生研究
仿生材料学的研究现状及来自百度文库用
4.1.1 根据生物材料的优良特征 进行仿生研究
4.生物材抖
的合成技
术。在自
仿生材料学的研究现状及应用
4.1.2仿生材料设计及制备
1. 仿竹复合材抖的优化设计。天然竹材是典型的长 纤维增强复合材料, 其增强体 维管束的分布不均匀。 外层致密, 体内逐步变疏。竹干的机械性能, 如拉伸、 弯曲和压缩强度和模量, 随径向的分布一般是在外 层高,内层低。这砷设计与竹主要受风或雪等引起 的弯曲载荷相对应。竹材的结构符合以最少的材 料和结构发挥最大效能的原理, 实验表明, 仿竹结构 复合材料比不仿生材料的弯曲强度高81%以上.
仿生材料学的研究现状及应用
4.1仿生材料学研究现状
• 中国生物与仿生材料研究者在这一领域已取得国际瞩目的研究成 果。深入进行这些工作的一个重要前提就是表征天然生物矿物的 分级结构及探索生物矿化的基本机理。
仿生材料学的研究现状及应用
4.1.2仿生材料设计及制备
3.仿动物骨骼哑铃型增强体的优化设计。 • 动物长骨的外形为中间细长两端粗大, 并圆滑过渡到中部, 避免了
应力集中, 有利于应力转递, 减缓压应力的冲击, 与肌肉相互配合, 使肢体持重比提高, 受此启发把短纤维设计成哑铃状。 • 经过理论计算, 可得到端球与纤维半径的最佳比值 , 该模型用模 型材料得到了较好的证实, 其强度提高了1.4倍.
5.结论 6.参考文献
仿生材料学的研究现状及应用
4.1仿生材料学研究现状
• 材料科学技术与生物技术、信息技术和能源技术一起成为现代社会文明发展的四大支柱. • 国际上对天然生物材料及仿生材料研究的重视始于20 世纪80 年代。目前, 国际上一流大学
都已把生物材料放在优先发展的地位。 • 中国自1988 年中国生物无机化学家王夔院士和材料学家李恒德院士将生物矿化的概念介绍
• 骨组织工程细胞外基质材料都有各自的优缺点。 天然衍生材料作为骨组织工程的支架材料,具有生 物相容性好, 能够形成与人骨类似的多孔结构, 其降 解产物易于被吸收而不产生炎症反应等优点; 但也
4.2.1材料的发展趋势是复合化、
智能化、能动化、环境化, 而仿生 材料具有这几方面的特征仿生材料 学涉及面如此之广, 它的发展或成 功将影响到社会的各个角落。
仿生材料学的研究现状及应用
4.2仿生材料学发展前景
4.2.2仿生材料的应用前景 • 生物纳米材料科学已展示出激动人心的前景,此领
域最终目标是在纳米水平制造功能性生物材料.
伤口愈合后疤痕图
仿生材料学的研究现状及应用
4.1.2仿生材料设计及制备
• 6.仿贝壳结构新型材料 的制备.鲍鱼壳的结构 给人们很多启示, 英国 化学工业公司采用仿生 结构, 使si C 的破断功提 高10 倍,; 浙江大学采用 仿生多层结构, 使A1 20
仿生材料学的研究现状3及室应用 温和高温强度不变,
2.根据功能适应性研制自组装、智能化材料。不论从形态学还是力 学的观点看, 生物材料都是极其复杂的, 这种复杂性是长期自然选 择的结果, 是由功能适应性决定的[5]。树木通常生长挺直, 一旦倾 斜, 偏离了正常位置, 便在高应力区产生应力木, 恢复正常位置困, 这说明树木具有反馈功能和自我调节作用。如智能水槽、不怕水 泡的橱柜、传感器材料等。
仿生材料学的研究现状及应用
4.1.2仿生材料设计及制备
4.仿树根纤维形态的优化 设计。受树及草根对堤 坝加固作用的启发, 提 出了分形树纤维模型如 图2,可从理论推导出一 级分叉时的最大拔出力 p和拔出功p`.与无分叉 之比.
仿生材料学的研究现状及应用
4.1.2仿生材料设计及制备
5.仿自愈合过程进行材料 内部损伤的修复。受到 损伤后, 生物体的内分 泌系统分泌出一些物质 进行填充, 愈合或局部 再生, 而人造材料就不 能。二者的差别在于一 个是开放耗散系统, 一 个是封闭系统。生物体 自愈合本质就是开放体 系和周围环境进行物质 和能量交换, 并进行自 组织的过程因此要仿使生材人料学的研究现状及应用
仿生材料学的研究现状及应用
4.1.1 根据生物材料的优良特征 进行仿生研究
3.根据自愈合性研制生命材料。生物体的显著特点是具有再生机能, 即受到损伤后, 机体能自行修补创伤。如骨折发生后, 裂口附近的 骨内膜和外膜开始增生和加厚, 成骨细胞大量生长, 形成骨痴, 在成 骨和破骨细咆作用下将骨痴逐渐变成正常骨川。该特性的研究将 为人们设计有生命材料提供参考对象。
仿生材料学的研究现状及应用
4.1.2仿生材料设计及制备
2.仿植物纤维微观结构的 增强体和复合材料界面 的优化设计。生物体中 纤维的层次结构别具特 色, 如竹纤维包含多层 厚薄相间的层, 每层中 的微纤丝以不同升角分 布, ( 厚层为3 ~ 100, 薄 层30 ~ 450相邻层间升 角逐渐变化, 避免了几
• 鲍鱼可以利用简单 的白至(C aCO3)产 生超硬的贝壳。在S E M 下观察鲍鱼贝 壳发现, 它与灰抹砖 墙结构很相似— 一 层层超薄的碳酸钙 象砖一样由不到亿 分之一米厚的有机 蛋白基质连接在一 起, 使它的强度与高 级陶瓷不相上下, 但
没有陶瓷的脆性圈。
仿生材料学的研究现状及应用
4.2仿生材料学发展前景
仿生材料的研究现状及应用
1.研究背景及意义
2. 仿生材料的原理
3.仿生材料学的研究内容
4.仿生材料研究现状及发展前景
5.结论
6.参考文献
仿生材料学的研究现状及应用
4.仿生材料研究现状及发展前景 4.1仿生材料学研究现状 4.1.1 根据生物材料的优良特征进行仿生研究 4.1.2仿生材料设计及制备 4.2仿生材料学发展前景
• 仿生材料的发展日新月异，它已成为生物科学、材料科学、医学、 仿生材料学的研究现状及应用
4.1.1 根据生物材料的优良特征 进行仿生研究
1.根据复合特征研制 复合材料。地球上 的生物材料几乎都 是复合材料, 其优良 的性能靠其简单组 分的复合来保证而 仿生材料学的研究现状及应用
4.1.1 根据生物材料的优良特征 进行仿生研究
仿生材料学的研究现状及来自百度文库用
4.1.1 根据生物材料的优良特征 进行仿生研究
4.生物材抖
的合成技
术。在自
仿生材料学的研究现状及应用
4.1.2仿生材料设计及制备
1. 仿竹复合材抖的优化设计。天然竹材是典型的长 纤维增强复合材料, 其增强体 维管束的分布不均匀。 外层致密, 体内逐步变疏。竹干的机械性能, 如拉伸、 弯曲和压缩强度和模量, 随径向的分布一般是在外 层高,内层低。这砷设计与竹主要受风或雪等引起 的弯曲载荷相对应。竹材的结构符合以最少的材 料和结构发挥最大效能的原理, 实验表明, 仿竹结构 复合材料比不仿生材料的弯曲强度高81%以上.