仿生材料
仿生材料
又叫水瓜，寒瓜 , 夏瓜，因在汉代从西 域引入，故称“西瓜”。西瓜味道甘甜 多汁，清爽解渴，是盛夏的佳果，既能 祛暑热烦渴，因此有“天然的白虎汤” 之称。西瓜除不含脂肪和胆固醇外，几 乎含有人体所需的各种营养成分，是一 种富有营养,纯净，食用安全的食品。
仿生材料最新研究领域
光子晶体材料：是一类特殊 的晶体，其原理很像半导体， 有一个光子的能力。蛋白石 就是其中的典型，它的组成 仅仅是宏观透明的二氧化硅， 其立方密堆积结构的周期性 使其具有了光子能带结构丽的色彩 。（这种材料的研发
仿生材料
仿生材料
仿生材料定义：仿生材料指模仿生物的各种特点或特性而开发 的材料。仿生材料学是仿生学的一个重要分支，是化学、材料 学、生物学、物理学等学科的交叉。受生物启发或者模仿生物 的各种特性而开发的材料称仿生材料，仿生材料在21世纪将为 人类做出更大的贡献。 自然界中的物质和天然生物材料，如贝壳，骨骼等经过上 亿年进化的产物，具有适应环境与功能需求的最佳结构，表现 出传统人工合成材料无法比拟的优异强韧性，功能适应性以及 愈合能力。在生物医疗领域，仿照天然生物材料制备出具有生 物功能，甚至是生物活性的材料成为生物材料科学极为活跃的 前沿研究领域。
仿生高超强韧材料：贝壳的成 分主要是碳酸钙和少量的壳基 质构成，这些物质是由外套膜 上皮细胞分泌形成的。贝壳的 结构一般可分为 3 层：最外一层 为角质层，很薄，透明，有光 泽，由壳基质构成，不受酸碱 的侵蚀，可保护贝壳。中间一 层为壳层，又称棱柱层，占贝 壳的大部分，由极细的棱柱状 的方解石（CaCO3, 三方晶系） 构成。最内一层为壳底 , 即珍珠 质层，富光泽，由小平板状的 结构单元累积而成、成层排列， 组成成分是多角片型的文石结 晶体（CaCO3, 斜方晶系）。
仿生材料
例子
• 举几个简单的例子 海鳗的发电器瞬间可以发出800 伏的电压 足以电 举几个简单的例子:海鳗的发电器瞬间可以发出 伏的电压,足以电 海鳗的发电器瞬间可以发出 死一头大象,但是它的发电器不是金属等导电器材 但是它的发电器不是金属等导电器材,而是蛋白质的分子 死一头大象 但是它的发电器不是金属等导电器材 而是蛋白质的分子 集合体;深海里有一种软体动物 其身体无疑也是由细胞材料所构成,但 深海里有一种软体动物,其身体无疑也是由细胞材料所构成 集合体 深海里有一种软体动物 其身体无疑也是由细胞材料所构成 但 是却可承受很高的海水压力而自由地生存着。这些例子说明,许多生 是却可承受很高的海水压力而自由地生存着。这些例子说明 许多生 物体的某些构成材料是我们完全不知道的,这些材料大多数是在常温 物体的某些构成材料是我们完全不知道的 这些材料大多数是在常温 常压的条件下形成,并能发挥出特有的性能 并能发挥出特有的性能。 常压的条件下形成 并能发挥出特有的性能。当人们对这些生物现象 有了充分的理解之后,把它们应用于材料科学技术方面 把它们应用于材料科学技术方面,就形成了仿生 有了充分的理解之后 把它们应用于材料科学技术方面 就形成了仿生 材料学。因此,仿生材料学的研究内容就是以阐明生物体的材料构造 材料学。因此 仿生材料学的研究内容就是以阐明生物体的材料构造 与形成过程为目标,用生物材料的观点来思考人工材料 用生物材料的观点来思考人工材料,从生物功能的 与形成过程为目标 用生物材料的观点来思考人工材料 从生物功能的 角度来考虑材料的设计与制作。 角度来考虑材料的设计与制作。但是迄今为止该学科未开拓的领域和 未解决的问题非常之多,可以认为仿生材料学的学科体系还没有完全 未解决的问题非常之多 可以认为仿生材料学的学科体系还没有完全 形成。 形成。进行仿生材料的开发与研究必须要学习和了解许多相关的专门 知识,例如 高分子化学、蛋白质工程科学、遗传学、 例如,高分子化学 知识 例如 高分子化学、蛋白质工程科学、遗传学、生物学以及与其 关联的技术等等。 关联的技术等等。
仿生材料：模仿大自然
仿生材料：模仿大自然仿生材料是一种受到大自然启发而设计制造的材料，它模仿生物体的结构、功能和性能，具有优异的特性和广泛的应用前景。
大自然是最伟大的设计师，亿万年的进化造就了各种生物体的复杂结构和功能，这些优秀的设计激发了人类对仿生材料的探索和研究。
通过模仿大自然，科学家们开发出了许多具有前瞻性和创新性的材料，为人类社会的发展带来了巨大的推动力。
一、仿生材料的定义和特点仿生材料是指受到生物体结构、功能和性能启发而设计制造的材料。
它具有以下几个特点：1. 模仿生物体：仿生材料通过模仿生物体的结构和功能，实现类似生物体的性能和效果。
2. 多样性：仿生材料可以模仿各种生物体，如植物、动物、微生物等，具有多样性和广泛性。
3. 创新性：仿生材料的设计和制造需要创新思维和技术手段，具有前瞻性和创新性。
4. 应用广泛：仿生材料在医学、工程、材料科学等领域有着广泛的应用前景。
二、仿生材料的研究领域1. 医学领域：仿生材料在医学领域有着重要的应用，如仿生人工关节、仿生心脏瓣膜等，为医疗技术的发展提供了重要支持。
2. 工程领域：仿生材料在工程领域有着广泛的应用，如仿生结构材料、仿生润滑材料等，提高了工程设备的性能和效率。
3. 材料科学领域：仿生材料在材料科学领域有着重要的研究价值，如仿生纳米材料、仿生智能材料等，为材料科学的发展带来了新的思路和方法。
三、仿生材料的成功案例1. 莲花效应：仿生材料模仿莲花叶片表面微纳结构，设计制造出具有自清洁功能的材料，应用于建筑玻璃、汽车涂层等领域。
2. 鲨鱼皮纹理：仿生材料模仿鲨鱼皮纹理设计制造出减阻纹理材料，应用于飞机表面、船体涂层等领域，降低了流体阻力。
3. 蜻蜓翅膀结构：仿生材料模仿蜻蜓翅膀结构设计制造出具有抗菌、抗污染功能的材料，应用于医疗器械、环境保护等领域。
四、仿生材料的未来发展1. 多功能性：未来的仿生材料将具有更多的功能性，如自修复、自感知、自适应等，为人类社会带来更多的便利和创新。
仿生材料的研究与发展
仿生材料的研究与发展随着科技的快速发展，仿生学的研究越来越吸引人们的关注。
仿生学是基于生物学的原理和结构，将其应用到未来的工业和技术中。
仿生材料作为未来发展的一个重要方向，正在受到越来越多的关注。
这篇文章将为您介绍仿生材料的研究与发展，以及未来的应用前景。
1. 仿生材料的定义和种类仿生材料是一种能够模拟生物体结构和功能的材料。
它是由生物材料和非生物材料组成的材料。
仿生材料可以帮助我们更好地理解生物体的结构和功能，也能够为未来的科技和工业带来许多新的机会。
仿生材料种类繁多，常见的有：仿生纳米材料、仿生智能材料、仿生能源材料、仿生高分子材料等。
每种仿生材料都有不同的应用领域和功能。
2. 仿生材料在减轻环境压力上的作用随着人类活动的不断增加，人类对环境的压力也在加大。
如何减轻环境压力，成为了人类面临的一个重要的问题。
而仿生材料因为能够模拟和应用生物体的结构和功能，就成为了减轻环境压力的一个重要手段。
例如，仿生智能材料可以模拟蚂蚁群体的智能行为，实现能源的高效管理和优化。
而仿生高分子材料可以模拟植物的叶子，实现高效的光合作用。
这些仿生材料的应用，能够在环境保护方面发挥积极的作用。
3. 仿生材料在医疗领域的应用仿生材料在医疗领域也有着广泛的应用。
例如，仿生高分子材料可以模拟人体组织，用于人体的修复和再生。
仿生智能材料可以模拟神经系统，用于治疗神经系统疾病。
这些仿生材料的应用，能够为医疗领域的技术和治疗带来极大的便利。
另外，仿生材料还可以用于制造仿生器官和仿生蛋白等，这些仿生产品可以替代失去功能的器官和组织，为人体健康带来很大的帮助。
4. 仿生材料在工业生产中的应用仿生材料在工业生产中也有着广泛的应用。
例如，仿生纳米材料可以模拟自然界中的微生物和生物，用于制造高效的纳米材料，提高工业生产的效率和成品率。
仿生高分子材料可以模拟蛋白质和胶体，用于制造高质量的高分子产品。
这些仿生材料的应用，能够为工业生产带来巨大的效益。
仿生材料
• 仿生材料是指模仿生物的各 种特点或特性而研制开发的 材料。通常把仿照生命系统 的运行模式和生物材料的结 构规律而设计制造的人工材 料称为仿生材料。
• 自然界中的动植物经过45亿年的物竞天择 的优化，其结构和功能已经到达了近乎完 美的程度。自然界是人类各种科学技术原 理及发明的源泉。 • • • • 鸟类飞行——飞机 昆虫单复眼——复眼照相机 蝙蝠回声定位4内视镜
• 手触摸含羞草的叶片,它就会像动物那样收缩。在这 一种启发下,日本奥林巴斯公司的植田康弘研制了一 种可以伸到小肠里的内视镜,他在内视镜的筒状部分 使用了一种与含羞草叶片表面结构相似的弹性膜材料, 它在肠道流体的压力下,会沿着轴向自动伸长或弯曲, 从而使内视镜的筒状部分与肠道保持同一形状。
No2.人造骨
• 卵是鸟类和爬虫类生 育在体外的动物的最 大细胞。它的壳,是石 灰质构成的,内部有卵 白和卵黄，卵壳的形 成过程与牙齿和骨头 的发育过程相同,被称 之为钙化过程,与无机 和有机的界面化学相 关，人们通过卵壳制 造人造骨。
No3.竹纤维仿生材料
从竹子的断面来看,一种 称之为纤维束的组织密 布在竹子的表皮,竹子的 内部却很稀少,这样的结 构形成了一种高强度的 复合材料（竹纤维仿生 材料）。
原物 乌龟壳 青蛙眼睛
做一做
仿生材料 电子蛙眼 潜艇
蛛丝
海豚 白蚁
降落伞绳索
干胶炮弹 薄壳建筑
No1.薄膜材料
在陆地上生活的动物有 肺,能够分离空气中的氧 气,水里的鱼有鳃,能够 分离溶解在水中的氧气, 供给身体使用。人们仿 造这种特性,制作了薄膜 材料,用于制造高浓度氧 气、分离超纯水等,以达 到节省能源以及高分离 率的目的 。
仿生材料研究与应用
仿生材料研究与应用随着人们对科学技术的重视，仿生材料作为一种新型材料近年来逐渐受到关注。
但对于大多数人来说，仿生材料还是一种比较陌生的概念。
那么，什么是仿生材料？它有哪些特点？又有哪些领域可以应用呢？1. 什么是仿生材料仿生材料指的是将生物体的结构、功能和行为模仿到人工材料中的过程。
在仿生材料中，生物骨架、细胞结构以及体液等方面的内容都可以被模拟出来。
这种材料具有很好的适应性和自我修复的效果，并且能够提高材料的强度和稳定性。
此外，仿生材料还可以模拟生物体的智能响应和适应能力，使得材料在不同环境下都可以自主调节，具有极高的实用性。
2. 仿生材料的特点（1）适应性强。
由于仿生材料是基于生物体的结构和功能进行模拟生产的，因此具有与生物体相似的适应性和适应能力。
（2）自我修复效果好。
仿生材料具有很好的自我修复效果，能够自主进行维护和修补，使其在使用过程中能够更加稳定和耐用。
（3）智能响应。
仿生材料可以模拟生物体的智能响应和适应能力，让人工材料在不同环境下可以自主调节，具有更高的实用性。
（4）提高材料的强度和稳定性。
仿生材料的生物骨架、细胞结构等方面都是经过精心设计和模拟得来的，能够提升材料的强度和稳定性。
3. 仿生材料的应用领域（1）医疗领域。
仿生材料在医疗领域中有着十分广泛的应用，包括人工关节、血管支架、医用材料等等。
通过仿生材料，可以更好地解决一些难以治愈的疾病和病症，提高治疗效果和患者的生活质量。
（2）环保领域。
仿生材料的应用还可以帮助人们解决一些环境污染问题。
例如，利用仿生材料制作生物氧化燃料电池，可以将生活垃圾、废水等废弃物直接转化为电能，不仅可以减少环境污染，还能提供新型的清洁能源。
（3）航空航天领域。
仿生材料在航空航天领域中的应用也非常广泛，可以用于制作飞机、卫星、宇航服等等。
由于它具有良好的适应性和智能响应，因此在极端的环境下也能够保持着极高的稳定性和可靠性。
4. 仿生材料的前景可以预见，在未来的科技领域中，仿生材料将会成为一种越来越重要的材料。
仿生材料模仿大自然
仿生材料模仿大自然仿生学是一门研究生物学原理并将其应用于工程技术领域的学科，旨在从自然界中汲取灵感，创造出具有生物特性的人造材料。
仿生材料作为仿生学的重要应用之一，通过模仿大自然中生物体的结构、功能和特性，设计制造出具有类似特征的人造材料，以实现更高效、更环保、更智能的工程应用。
本文将探讨仿生材料如何模仿大自然，并在各个领域展现出独特的应用和潜力。
### 1. 植物纤维仿生材料植物纤维是大自然中常见的材料，如木材、竹子等，具有轻质、高强度、环保等优点。
仿生材料可以通过模仿植物纤维的微观结构和分子排列方式，设计制造出具有类似性能的人造纤维材料，如碳纤维、玻璃纤维等。
这些仿生纤维材料在航空航天、汽车制造、建筑工程等领域得到广泛应用，为工程技术带来了革命性的突破。
### 2. 蜘蛛丝仿生材料蜘蛛丝是一种天然的生物高分子材料，具有超强的拉伸强度和韧性。
科学家们通过研究蜘蛛丝的结构和合成机制，成功制备出人造蜘蛛丝仿生材料，如生物合成的蛋白质纤维、碳纳米管纤维等。
这些仿生材料在医疗器械、防弹材料、纺织品等领域展现出巨大的应用潜力，为人类社会带来了许多创新和改变。
### 3. 蓝藻光合作用仿生材料蓝藻是一种能够进行光合作用的微生物，其光合作用机制被科学家们广泛研究并应用于仿生材料的设计中。
通过模仿蓝藻的光合作用过程，研发出人造光合作用系统，可以将太阳能转化为化学能，实现高效的能源转换和储存。
这种仿生材料在太阳能电池、人工光合作用系统等领域具有重要的应用前景，为可再生能源的发展提供了新的思路和技术支持。
### 4. 鱼鳞结构仿生材料鱼鳞是一种具有特殊结构的生物材料，其表面覆盖着微小的鳞片，具有防水、减阻、抗菌等功能。
仿生材料可以通过模仿鱼鳞的结构和特性，设计制造出具有类似功能的人造材料，如超疏水表面、减阻涂层等。
这些仿生材料在船舶涂料、医疗器械表面涂层等领域得到广泛应用，为工程设计和生产提供了新的可能性和解决方案。
仿生材料知识点总结
随着科学技术的飞速发展，仿生材料作为一种新型材料，逐渐备受人们的关注。
仿生材料是通过模拟生物体结构和功能设计制备的一种新型材料，具有优异的特性和潜在的广泛应用前景。
本文将从仿生学原理、仿生材料种类、仿生材料的应用及未来发展方向等方面对仿生材料进行全面的介绍和分析。
一、仿生学原理1. 生物结构与功能生物体通过数亿年的进化，形成了各种优异的结构和功能。
比如，鱼类的鳞片具有优秀的流体动力学特性，能够减小水的阻力；鲎的眼睛能够在暗光环境下捕捉光线，具有优异的光学性能；鸟类的羽毛可以保持温暖，还能够实现滑翔等功能。
这些生物结构和功能都是自然界的杰作，值得借鉴和研究。
2. 仿生学原理仿生学是研究生物结构、功能和行为，并将其运用于人工制品设计、制造的一门综合科学。
仿生学原理就是通过模仿生物体的结构和功能，设计制备出具有类似特性的人造材料。
仿生学原理的主要目的是利用生物体中已经证实有效的结构和功能，并将其应用在人工制品中，以实现更好的性能表现和更广泛的应用。
二、仿生材料种类仿生材料种类繁多，主要可以分为三大类：结构仿生材料、功能仿生材料和生物仿生材料。
1. 结构仿生材料结构仿生材料是通过模仿生物体的结构形态而设计制备的一类材料。
比如，模仿鸟类的羽毛结构设计制备出高性能飞行器表面覆盖材料；模仿树叶表面超疏水结构设计制备出具有自清洁功能的材料等。
2. 功能仿生材料功能仿生材料是通过模仿生物体的功能特性而设计制备的一类材料。
比如，模仿蝴蝶翅膀的结构设计制备出具有显色性能的材料；模仿鲎眼睛的结构设计制备出具有光学性能的材料等。
3. 生物仿生材料生物仿生材料是通过模仿生物体的生物化学成分而设计制备的一类材料。
比如，模仿贝壳的钙化机制设计制备出具有高机械性能和生物相容性的生物陶瓷材料；模仿昆虫的外骨骼构造设计制备出具有高强度和轻质的生物复合材料等。
仿生材料在生活和工业中有着广泛的应用，主要涉及领域包括但不限于：航空航天、船舶制造、材料科学、生物医药、建筑工程、环境保护等。
仿生材料
仿生材料指模仿生物的各种特点或特性而开发的材料。
仿生材料学是仿生学的一个重要分支，是化学、材料学、生物学、物理学等学科的交叉。
受生物启发或者模仿生物的各种特性而开发的材料称仿生材料，仿生材料在21世纪将为人类做出更大的贡献。
人造骨卵是鸟类和爬虫类生育在体外的动物的最大细胞。
它的壳,是石灰质构成的,内部有卵白和卵黄。
美国学者Finks 对此发表了非常有趣的假说,认为卵的结构无论从力学或者工学的观点来思考,都有许多值得学习的地方,人类现在的包装技术与之相比相形见绌。
卵壳的形成过程与牙齿和骨头的发育过程相同,被称之为钙化过程,与无机和有机的界面化学相关,据有关报道,人们正在研究一种人造骨。
相信在不远的将来,通过对有机和无机复合材料形成技术的研究,不仅在包装技术方面人们会学习和采用生物卵壳的形成方式,同时在医学科学中也会开创新的领域。
人造骨是一种具有生物功能的新型无机非金属材料，它类似于人骨和天然牙的性质的结构，人造骨可以依靠从人体体液补充某些离子形成新骨，可在骨骼接合界面发生分解、吸收、析出等反应，实现骨骼牢固结合。
人造骨植入人体内需要人体中的Ca2+与PO4 3-离子形成新骨.因为钛可以和人骨密切结合，新的骨头可以贴合在钛上，所以钛是最好的人造骨的材料,钛是一种纯性金属，正因为钛金属的“纯”，故物质和它接触的时候，不会产生化学反应。
也就是说，因为钛的耐腐蚀性、稳定性高，使它在和人长期接触以后也不影响其本质，所以不会造成人的过敏，它是唯一对人类植物神经和味觉没有任何影响的金属。
钛又被人们称为“亲生物金属”。
钛在医学上有着独特的用途。
在骨头损伤处，用钛片和钛螺丝钉固定好，过几个月，骨头就会长在钛片上和螺丝钉的螺纹里。
新的肌肉就包在钛片上，这种“钛骨”就如真的骨头一样，甚至可以用钛制人造骨头来代替人骨治疗骨折。
生物医学中的仿生材料
生物医学中的仿生材料生物医学是由生物医学工程师来开发和研究的交叉学科，旨在将工程学和医学的原理和技术结合起来，用于解决医学领域的问题。
作为交叉学科，生物医学的发展需要依赖各种各样的技术，而仿生材料就是其中之一。
什么是仿生材料？仿生材料是将生物学和工程学两个领域的知识结合起来，以模仿自然界中某些生物组织或器官而制造出来的材料。
与传统的材料不同，仿生材料具有更加类似于自然组织的物理和化学性质，甚至可以在一定程度上模拟自然组织的生物学特性，从而可以在医学领域中应用。
仿生材料的应用仿生材料的应用在生物医学工程中非常广泛，应用领域主要涉及以下三个方面：1.医疗器械仿生材料的应用最为显著的领域便是医疗器械。
其中，仿生材料制造的植入物是其中非常重要的一类。
因为这类植入物可以直接与人体的某些组织或器官接触，因此需要具有良好的生物相容性和机械强度，并且需要经过与人体组织的交互设计，以提高其长期使用的效果。
目前，仿生材料制造的植入物已广泛应用于骨骼修复、关节置换、心脏瓣膜、耳鼻喉、牙科修复等领域。
2.医学检测仿生材料的应用还包括医学检测领域。
例如，用于血糖检测的仿生材料检测器件，模拟胰岛素分泌的机制，并将其设计成便于实际使用的样式。
除此之外，仿生材料用于生物芯片的制造，利用仿生材料构建出微流控芯片，以检测DNA、蛋白质等生物分子，获得广泛应用。
3.组织工程仿生材料的应用还包括生物组织工程领域。
仿生材料可以制造出类似于人体组织的材料，用于修复或替代受损的人体组织。
例如，仿生材料可以制成生物人工血管，用于治疗血管疾病。
此外，还可以制造出人工皮肤，用于治疗烧伤、创面等病症。
仿生材料的发展随着生物医学技术的不断发展，仿生材料的应用领域也越来越广泛。
在现代医学中，各种仿生材料被广泛应用，并不断被发展和改进。
虽然仿生材料存在着一些缺陷，如种植不稳定、成本较高等问题，但未来仍具有广阔的发展前景。
结语仿生材料在生物医学领域中的应用，是对自然组织和生命本质的深入研究和对科技的巧妙运用。
仿生材料的制备和性能研究
仿生材料的制备和性能研究1. 概述仿生学是一门新兴的学科，它将生物学、物理学、化学和工程学等多个学科知识相结合，研究生物生理学上的奥秘和生物适应性问题，从而应用到工程学领域。
而仿生材料则是仿生学的重要应用，它是通过模仿生物特性和生物构造，制造出新的材料，从而提高材料的性能和适应性。
本文将介绍仿生材料的制备方法和性能研究现状。
2. 仿生材料制备方法2.1 生物模板法生物模板法是一种常用的制备仿生材料的方法。
生物模板是指生物体中的某些组织、细胞或者分子，利用其结构、形态和功能模拟出一种新材料。
常见的生物模板包括蝴蝶翅膀、貝殼、骨骼等等。
生物模板法的制备步骤如下：首先需要对模板进行处理，去除有害物质和有机质。
然后将处理后的模板与材料构成复合材料，最后通过热处理、化学处理等工艺得到仿生材料。
2.2 印迹法印迹法是一种将生物模板制成的刻板通过印迹的方法制造仿生材料的方法。
印迹法的制备步骤如下：将生物模板放在一个高温高压的反应器中，使其产生副反应，然后加入材料到反应器中，使之附着在生物模板表面。
最后，通过去除生物模板，得到仿生材料。
2.3 生物分子模拟法生物分子模拟法是一种模拟和人工生产生物分子来制造仿生材料的方法。
生物分子模拟法的制备步骤如下：首先需要获得特定的生物分子序列，然后通过计算机模拟、化学合成、蛋白质工程等方法，制造出这些生物分子，最后通过组合、配对等方式制得仿生材料。
3. 仿生材料性能研究现状3.1 仿生材料力学性能研究仿生材料力学性能研究主要包括材料刚度、强度和韧性等方面的研究。
对于仿生材料的力学性能优化，可以先从仿生构造特点出发，选用合适的材料和工艺进行制备。
例如，仿生材料中的鸟喙，其刚度高、强度大，可通过选择具有较高刚度、强度的材料进行制备，比如钛合金、碳纤维等。
3.2 仿生材料形态性能研究仿生材料形态性能研究主要研究仿生材料的表面形态、界面结构和微观组织结构等方面的性能。
此外，也需要考虑仿生材料的生物适应性以及生产成本等因素。
仿生材料研究组成与种类
仿生材料研究组成与种类随着科技的进步和人类对自然界的深入认识，仿生学作为一门跨学科的研究领域，得到了越来越多的关注。
仿生学旨在借鉴生物系统的结构、功能和原理，研究开发出具有生物特征和功能的材料，这就是仿生材料。
而仿生材料的组成和种类涵盖了多个领域，包括材料科学、生物学、化学等学科。
一、仿生材料的组成1. 复杂有机化合物：仿生材料中最常见的组成之一是复杂有机化合物。
这些有机化合物具有类似生命体的结构和功能，可以通过化学合成或提取自天然生物体，用于构建仿生材料。
2. 蛋白质和多肽：蛋白质是一类复杂的生物大分子，是生物体内功能最为多样的分子。
仿生材料中的蛋白质和多肽可以用来模拟生物组织和器官的结构和功能，如人工心脏瓣膜、人工软骨等。
3. 聚合物：聚合物是由许多重复单元组成的大分子，具有良好的可塑性和可控性。
仿生材料中的聚合物可以用于制备仿生组织、仿生纳米结构和仿生微纳器件等。
4. 矿物质和金属材料：仿生材料中的矿物质和金属材料可以用来模仿生物体的硬组织，如骨骼和牙齿。
这些材料可以通过仿生学的方法来设计和合成，具有优异的力学性能和生物相容性。
5. 碳纳米材料：碳纳米材料是一类由碳原子构成的纳米尺度材料，具有特殊的结构和性质。
仿生材料中的碳纳米材料可以用于构建仿生传感器、仿生催化剂和仿生能源储存器等。
二、仿生材料的种类1. 生物仿生材料：生物仿生材料是指直接从生物中提取或基于生物结构模仿合成的材料。
这种材料具有类似生物体的结构和功能，如仿生纤维、仿生纳米颗粒和仿生蛋白质等。
2. 结构仿生材料：结构仿生材料是通过模仿生物结构的形态、层次和组织来设计和合成的材料。
这种材料能够模拟生物体的力学性能和结构功能，如仿生纳米复合材料和仿生陶瓷材料等。
3. 功能仿生材料：功能仿生材料是通过模仿生物体的功能和特性来设计和合成的材料。
这种材料具有特定的功能，如仿生传感器、仿生光催化剂和仿生智能材料等。
4. 医学仿生材料：医学仿生材料是应用于医学领域的一类材料，用于替代、修复或改善人体组织和器官的功能。
仿生材料及其应用领域
仿生材料及其应用领域随着科技的不断进步与发展，人类对自然的研究也变得越来越深入。
在这个过程中，仿生材料成为了一种备受关注的材料。
简单来说，仿生材料就是通过对自然界中生物结构、物理、化学性质进行研究，并仿照其特征而开发的新型材料。
一、仿生材料的定义对于仿生材料的定义，目前学界的认同比较一致，即仿生材料是一种仿照自然界中的生物结构和性质所设计和制造的新型材料。
这种材料在材质和形态上，能够自适应地适应不同环境以及原材料的有机性质，从而保证其本身的性能和功能。
二、仿生材料的种类从目前学界的定义中，仿生材料可分为以下三类：1.仿生材料：学界通常将新开发材料中使用仿生思想的种类，称为“仿生材料”。
这种材料一般是从自然界中某些生物体上汲取灵感，然后经过人工设计，制造而成。
2.仿生生物学材料：就是在仿生材料的基础上，加入了一些生物学的因素，这些因素不仅可以提高仿生材料的性能和功能，还可以使仿生材料更加符合生物学特征。
3.仿生医学材料：是一种较为新颖的材料，主要用于医学领域。
通过仿生思想，将人工制造的材料与自然界中的生物匹配，使其更接近人体组织，从而能够提高材料的可生物接受性，同时也能够改善治疗效果。
三、仿生材料应用领域1.航空航天领域：在该领域中，仿生材料可用于改善动力系统的效率、降低材料的重量、提高防护性能等方面。
例如，目前在制造飞机发动机部件时已经开始采用仿生和纳米技术，以期达到更好的成果。
2.医疗器械领域：仿生医学材料在医疗器械领域中得到了广泛应用，可用于制造手术器械、人工骨骼等等。
人工全髋关节是仿生医学材料的一个典型应用案例，可以取代人体关节并恢复运动功能，而且使用寿命长、不会降解。
3.海洋工程领域：海洋工程技术要求材料对水管道的耐蚀性强、抗压性好等等。
仿生材料可以以其出色的化学、物理性质与自然界相似的形态为基础，应用于海洋工程领域，有效改善了材料的表面特性与抗蚀能力。
总的来说，仿生材料作为一种跨学科的发展型新材料，不仅影响到材料科学技术的发展，还扩大了生物学和化学的研究范围。
仿生材料
聚电解质多层膜逐层组装过程及结构
超薄多层TiO2/聚合物膜的制作过程
四、仿生合成材料的应用前景
仿生合成材料是具有特殊性能的新型材料，有着特殊的物理、化学性能和 潜在的广阔应用前景。 1、微米级仿生合成材料是极好的隔热隔声材料； 2、具有纳米级精细孔结构的分子筛，可以根据粒子大小对细颗粒进行准 确的分类，如筛选细菌与病毒； 3、与催化剂相结合，这种材料可以实现反应与分离过程的有效耦合，如 用于高渗透通量、高分离精度的纯净水生产装置； 4、仿生合成的磷灰石材料是性能优异的新骨组织构造基架，有望用于骨 移植的外科手术中； 5、仿生合成制取的纳米材料在光电子等其它领域同样存在广阔的应用前 景。为充分发挥仿生合成技术在无机材料制备中的应用潜力，仿生合成技 术的应用研究为仿生合成技术进一步工业化、产业化提供了过渡桥梁。
一、仿生材料的概念
• 仿生材料是指模仿自然界中各种生物体的特点或特性而开发的材料。 对天然生物材料的结构、性能和生长机理的分析与复制，是当今材料 科学研究的前沿课题。
二、仿生材料的分类
生物仿生材料学(1960年9月第一届仿生讨论会，J. Steele正式提出)是一门新型的交
叉学科，包括了材料科学与工程、分子生物学、生物化学、物理学及其他学科内容。
人们仿造这种特性,制作了薄膜材料,用于制造高浓度氧气、分离超 纯水等,以达到节省能源以及高分离率的目的 。目前人们正在研制具有 动物肺和鱼鳃那样功能的材料,如果研制成功的话,人类在水底世界的活 动将发生一场新的革命。
鱼鳃
特种薄膜材料100%纯天然植物精华， 比同类产品高出3倍的吸附能力！
四、无机材料的仿生合成实例
特殊浸润性界面仿生材料
兰州化物所仿生微纳米复合双层结构材料
2、最早开始研究并取得成功的仿生材料之一就是模仿 天然纤维和人的皮肤的接触感而制造的人造纤维。
仿生材料设计与应用研究
仿生材料设计与应用研究概述仿生材料是一种模仿生物体结构和功能原理进行设计和应用的新型材料。
它们能够仿造生物体的特定结构与性能，实现一系列特定的功能。
随着材料科学的发展，仿生材料在众多领域展示出巨大的应用潜力。
本文将从仿生材料设计原理、应用领域和研究进展等方面进行探讨。
1. 仿生材料设计原理1.1 结构设计原理仿生材料的结构设计原理是根据生物体的结构特征，通过模仿其形态和构造，使材料达到特定的性能。
例如，仿生材料可以通过细致的设计获得超疏水性、自修复能力、高强度等特点。
常见的仿生材料设计原理包括层级结构、拓扑结构和形貌结构设计等。
1.2 功能设计原理仿生材料的功能设计则是基于生物体的功能原理，通过在材料中引入特定的功能单元，实现材料的特殊性能。
例如，仿生材料可以通过模仿昆虫的微结构实现光学效果、通过模仿鱼鳞的表面纳米结构实现减阻效果。
这些功能设计可以实现材料在光学、涂层、摩擦学等领域的应用。
2. 仿生材料的应用领域2.1 生物医学领域仿生材料在生物医学领域中有着广泛的应用。
例如，仿生材料可以用于制作人工骨骼、关节和心脏瓣膜等器械，以替代受损的人体组织。
此外，仿生材料还可用于药物输送系统、组织工程和人工器官等领域，帮助人类解决健康问题。
2.2 航空航天领域仿生材料在航空航天领域中有着重要的应用价值。
例如，仿生材料可以通过模仿鸟类翅膀的结构设计，提高飞机的飞行效率。
此外，仿生材料的超轻、高强度特性也使其成为制造航空器件的理想选择。
未来，仿生材料还有望应用于航空涂层、防冰涂层等方面。
2.3 纳米科技领域纳米科技领域是仿生材料的另一个重要应用领域。
仿生材料在纳米科技领域中可以通过精细的结构和功能设计实现更多的应用。
例如，仿生材料可以用于制造纳米传感器、纳米机器人和纳米材料等。
这些应用可以在环境监测、生物传感和先进电子等领域发挥重要作用。
3. 仿生材料研究进展3.1 结构仿生材料的研究近年来，结构仿生材料的研究取得了长足的进展。
仿生材料的研究与应用前景
仿生材料的研究与应用前景随着科技的不断进步，仿生材料成为了研究热点之一。
仿生材料是通过模仿生物体的结构和功能来设计和制造新材料，其研究与应用前景非常广阔。
本文将从仿生材料的定义、研究方向、应用前景以及存在的问题等多个方面进行探讨。
一、仿生材料的定义仿生材料是指模仿生物体的结构、形态和功能来设计和制造新材料的一种材料。
它是以生物为原型、具有生物所具有的特点，使得材料具有更高的性能和更好的功能。
从生物学的角度来看，仿生材料也称为生物仿效材料。
二、仿生材料的研究方向在仿生材料领域，主要有以下几个研究方向：1.仿生结构材料仿生结构材料是以生物结构为原型，通过仿优化设计和仿制制造来达到特定功能和特定机械性能的一种材料。
例如，仿生植物叶片的微观结构，可以制造出高效的太阳能光伏材料。
2.生物分子材料生物分子材料是指利用生物分子的特性，设计和制造出具备生物分子特定性质和分子识别功能的一种材料。
例如，利用蛋白质分子的结构特性，可以制造出高效的分子传感器和高灵敏度的生物传感材料。
3.仿生智能材料仿生智能材料是指在仿生学的基础上，利用智能材料技术来制造具备生物智能的材料。
例如，储存、传输、感知、响应等功能，可以制造出高效的智能传感材料和智能机器人材料。
三、仿生材料的应用前景仿生材料在生物医学、环境治理、新能源、新材料等领域具有广泛的应用前景。
1.生物医学仿生材料可以制造临床医学用材料，如人工心脏瓣膜、人工骨、人工血管等，具有生物相容性好、生物分解性好等特性。
2.环境治理仿生材料可以制造出具有高效分离、高效吸附、高效过滤等功能的环保材料，如生物吸附材料、光催化材料等，可以大大提高环境治理的效率。
3.新能源仿生材料可以制造出高效的太阳能电池、风力发电机、生物质燃料电池等，其特点是效率高、稳定性好、成本低等。
4.新材料仿生材料可以制造出具有特定性能和特点的新材料，如具有自修复、自组装、自清洁等功能的新型材料，这些材料具有广泛的应用前景。
生物材料中的仿生材料与生物智能材料
生物材料中的仿生材料与生物智能材料
一、仿生材料
仿生材料是一种仿照生物构筑的新型材料，它以生物为模式，结合生物、材料和工艺科学的知识，根据生物系统的结构，制造和组装出仿生材料。
它结合了生物的多样性、功能性和结构性，它可以在实验室中调制，
也可以被应用到日常生活中，具有重要的应用前景。
仿生材料具有一系列独特的特性，例如，它可以根据不同的环境条件，形成不同的功能；它可以根据不同的需求，动态地做出应付各种复杂环境
的变化；它可以实现自我修复，从而达到复原机能的目的；它可以改变自
身的表面结构，从而提高其功能和耐久性；它可以调节其结构密度，以达
到特定的功能。
仿生材料可以应用于多个领域，例如，医学假肢，可以用仿生材料研
制出来，它可以与人体紧密结合，帮助实现身体移动；它可以用于环保，
制造出可以迅速吸收高污染物的仿生材料，从而减少污染源；它也可以用
于纳米技术和芯片制造，能够有效地减少电子元件的尺寸和耗能，从而有
效提升效率。
生物智能材料是一种由生物分子、细胞和结构元件组成的显示、感知、运动、调节有机体特性的新型材料，它可以根据环境变化自动调节机体内
部的特性。
常见的仿生材料
常见的仿生材料仿生材料是一种具有生物学特性和功能的材料，它可以模仿生物体的结构和功能，具有良好的生物相容性和生物活性。
常见的仿生材料主要包括生物陶瓷、生物玻璃、生物陶瓷复合材料、生物高分子材料等。
这些材料在医学领域、生物工程领域和生物传感器领域等方面具有重要的应用价值。
生物陶瓷是一种无机非金属材料，具有良好的生物相容性和抗腐蚀性能。
它通常用于制作骨修复材料、人工关节、牙科修复材料等。
生物陶瓷具有高强度、高硬度和耐磨损的特点，能够有效模拟人体组织的力学性能，因此被广泛应用于医学领域。
生物玻璃是一种特殊的玻璃材料，具有良好的生物相容性和生物活性。
它通常用于制作骨修复材料、牙科修复材料、人工眼镜等。
生物玻璃具有优秀的生物降解性能，可以促进骨组织再生和修复，因此在医学领域具有重要的应用前景。
生物陶瓷复合材料是将生物陶瓷与其他材料复合而成的材料，具有综合性能优异的特点。
生物陶瓷复合材料通常具有良好的生物相容性、高强度、高韧性和耐磨损性能，被广泛应用于人工关节、牙科修复材料、骨修复材料等领域。
生物高分子材料是一类具有生物相容性和生物降解性能的高分子材料，包括生物降解塑料、生物降解纤维、生物降解膜等。
这些材料通常用于医学缝合线、医学缝合丝、组织工程支架等领域，具有良好的生物相容性和生物降解性能，能够有效促进组织再生和修复。
总的来说，常见的仿生材料具有良好的生物相容性、生物活性和生物降解性能，能够有效模仿生物体的结构和功能，具有重要的应用价值。
这些材料在医学领域、生物工程领域和生物传感器领域等方面发挥着重要作用，为人类健康和生活质量的提高做出了重要贡献。
随着科学技术的不断进步，相信这些仿生材料将会有更广泛的应用和更好的发展。
仿生材料的原理与应用
仿生材料的原理与应用一、简介仿生材料是指基于生物系统、生物结构和生物功能的原理，开发出来的具有特定功能的材料。
它的研究领域横跨生物学、物理学、化学等多个学科，是当今材料科学领域的前沿研究方向之一。
本文将介绍仿生材料的原理和应用。
二、原理仿生材料的原理主要基于生物系统的结构和功能，通过对生物机理和生物材料的研究，开发出具有类似特性的人工材料。
其原理主要包括以下几个方面：1. 结构仿生结构仿生是通过模仿生物结构的形态和组织结构，设计和制造出具有相似功能的材料。
例如，纳米级的结构仿生可以模仿蝴蝶翅膀的微纳米结构，具有特殊的光学性能和表面润湿性。
2. 功能仿生功能仿生是通过模仿生物系统的功能机理，开发出具有类似功能的材料。
例如，仿生表面涂层可以模仿莲叶表面的自清洁特性，实现自清洁材料的功能。
3. 自组装自组装是指材料中的分子、纳米粒子或宏观结构在一定条件下，由于相互作用而自发形成有序结构的过程。
仿生材料中采用的自组装原理可以模仿生物体中的自组装现象，实现精确控制和组装。
4. 材料界面材料界面是指材料之间的相互作用界面，对材料性能起着至关重要的作用。
仿生材料中的界面设计可以模仿生物体的界面特性，实现优良的材料性能。
三、应用仿生材料的应用非常广泛，以下列举了几个典型的应用领域：1. 医学领域仿生材料在医学领域有着广泛的应用，例如人工骨骼、人工关节和心脏支架等。
这些材料可以模仿生物组织的结构和功能，用于修复和替代受损组织，促进人体的康复和生活质量的提高。
2. 纳米技术领域纳米技术是当今科技领域的热点之一，而仿生材料又与纳米技术密切相关。
通过模仿生物体的微纳米结构，开发出具有特定功能的纳米材料，可以应用于纳米传感器、纳米电子器件等领域。
3. 环境工程领域仿生材料在环境工程领域也有着重要的应用。
例如，通过仿生材料的自清洁特性，可以开发出高效自洁表面涂层，减轻环境污染和清洁成本。
4. 能源领域能源领域是当今社会的重要议题，而仿生材料可以为能源开发与利用提供新的思路。
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Qu 等利用化学气相沉积法,在硅基底上生长出竖直排列的多壁碳纳米管阵列,并 研究了其粘附性能.碳纳米管由竖直部分及端部的弯曲部分组成,分别用来仿生壁 虎脚部刚毛和铲状绒毛.当碳纳米管阵列与基底接触时,弯曲部分与基底表面的线 接触有效地增大了接触面积,并且在切向力的作用下,取向基本一致(d)和(e),类 似于壁虎铲状绒毛与基底的接触.为了测量该结构粘附力,取4mm³4mm大小的碳纳 米管集簇与玻璃基底接触(a),碳纳米管的直径约为10 ∼15nm,长度约为150µm,密 度约为1010∼1011cm−2.该样品能牢牢吊起一本重为1.480kg的书,切向粘附力约为 90.7N²cm−2,达到壁虎粘附力的10倍;而法向粘附力随着碳纳米管的长度的变化由 10 N仅增大到20 N且远小于切向粘附,并且总粘附力随着拉脱角的变化而变化.
仿生材料的举例
长颈鹿能将血液通过长长的颈输送到头部，是 由于长颈鹿的血压很高，这与长颈鹿身体的结 构有关。长颈鹿血管周围的肌肉非常发达，能 压缩血管，控制血流量；同时长颈鹿腿部及全 身的皮肤和筋膜绷得很紧，利于下肢的血液向 上回流。科学家由此受到启示，在训练宇航员 时，设置一种特殊器械，让宇航员利用这种器 械每天锻炼几小时，以防止宇航员血管周围肌 肉退化；在宇宙飞船升空时，科学家根据长颈 鹿利用紧绷的皮肤可控制血管压力的原理，研 制了飞行服——“抗荷服”。抗荷服上安有 充气装置，随着飞船速度的增高，抗荷服可以 充入一定量的气体，从而对血管产生一定的压 力，使宇航员的血压保持正常。同时，宇航员 腹部以下部位是套入抽去空气的密封装置中， 这样可以减小宇航员腿部的血压，利于身体上 部的血液向下肢输送。
仿生材料发展概况及前景展望
仿生材料概述
1.1 仿生材料起源
20世纪50年代以来，人们已经认识到生物系统是开辟新技 术的主要途径之一，自觉地把生物界作为各种技术思想、 设计原理和创造发明的源泉。 20世纪60年代，美国科学家J.steele在第一次仿生讨论会上 (1960年9月)正式提出了仿生学的概念，于是仿生学作为 一门独立的学科正式诞生。 20世纪80年代以来，生物自然复合材料及其仿生的研究在 国际上引起了极大重视，目前正在逐步形成新的研究领域。
龟壳的背甲呈拱形，跨度大，包括 许多力学原理。虽然它只有2 mm 的厚度，但使用铁锤敲砸也很难破 坏它。建筑学家模仿它进行了薄 壳建筑设计。这类建筑有许多优 点：用料少，跨度大，坚固耐用。 薄壳建筑也并非都是拱形，举世闻 名的悉尼歌剧院则像一组泊港的群 帆。
像鸡蛋那样的薄壳结构是如此的丰 富多彩而变化万干,它们以最合理, 最自然,最经济,最有效,最进步,最优 美的形式竞相媲美,争放异彩.
中科院化学所的徐坚等发明了制造“仿 生荷叶”技术。他们分析了荷叶的表面 细微结构，发现其表面有许多乳状突起， 这些肉眼看不见的小颗粒，正是“荷花 自洁效应”的成因，可以让荷叶不沾染 脏东西。于是，专家们模仿了荷叶的表 面结构，研制出人工仿生荷叶。仿生荷 叶实际上是一种人造高分子薄膜，不沾 水、不沾油，同时，还具有类似荷叶的 “自我修复”功能，仿生表面最外层在 被破坏的状况下仍然保持了不沾水和自 清洁的功能。这项研究可用于开发新一 代的仿生表面材料和涂料。可以用于制 造防水底片等防水产品。仿生荷叶涂料 刷墙将不沾灰尘。可以在生产建筑涂料、 服装面料、厨具面板等需要耐脏的产品 上得到广泛应用。
水下超疏油仿生界面材料的构筑
在仿生研究领域中，模板复形法是一种简单、有效、快速的技术，能够通过 复制生物界面的表面结构获得具有特殊功能性的界面材料。环氧树脂、聚二 甲基硅氧烷(PDMS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、氧化铝、聚电解质、光聚合 物都可以用做模板材料。 Cheng 等以 PDMS 和环氧树脂为材料，用模板法对荷叶上下表面复形，最 后用氧等离子体将荷叶上下复形表面结合，制备了一种新颖的不对称界面材 料，能悬浮在水面上，上表面表现出超疏水的性质，空气中水的接触角为 156.0±1.0°，下表面为超疏油表面，水下油(染红的正己烷)的接触角为 153.5±1.5°。与天然的荷叶下表面相比，以环氧树脂为材料制备的人造超 疏油界面在水下有着更好的机械强度，能够对抗复杂的化学物质。
1997 年德国植物学家Barthlott 发现荷叶表面的自清洁效 应和超疏水现象。 所谓超疏水表面一般是指与水滴的接触角大于 150°且 滚动角小于10°的表面, 这种表面在工农业生产及日常 生活中有着广泛的应用, 例如, 集水功能、微流体装置、 抗结冰等. 研究发现, 这些超疏水性生物表面的微纳米结构对其超 疏水性起着至关重要的作用。 超疏水材料一般可以通过两种方法来制备: 一种是在粗 糙表面修饰低表面能物质;另一种是在疏水材料(一般其 接触角大于90°)表面构筑粗糙结构. 目前, 已经报道了许多比较成熟的制备技术, 如电化学 沉积法、等离子体和激光刻蚀法、交替沉积法、电纺丝 法、模板法、溶胶-凝胶法等.
1.2 仿生材料概念
仿生学（bionics）是研究生物系统的结构和特征、并以此 为工程技术提供新的设计思想、工作原理和系统构成的科 学。它是一门生命科学、物质科学、信息科学、数学和工 程技术等学科相互渗透而结合成的一门边缘科学。
仿生材料（biomimetic material）是指模仿生物的特点和 特性而开发的材料。通常把仿照生命系统的运行模式和 生物材料的结构规律而设计制造的人工材料称为仿生材料。 仿生材料学（biomimetics）是仿生学在材料科学中的分支, 它是指从分子水平上研究生物材料的结构特点、构效关 系, 进而研发出类似或优于原生物材料的一门新兴学科, 是化学、材料学、生物学、物理学等学科的交叉。
Huang 等合成了一系列不同结构的乳胶粒子， 包括球形粒子、 菜花状粒子和单孔粒子， 通过不同几何形状乳胶胶体粒子的组装， 获得了一系列水下疏油和超疏油的界面材料。 这些不同结构的乳胶粒子组装后形成的界面对水下ห้องสมุดไป่ตู้滴的固液浸润模式和接触方式不 同， 进而可以有效控制界面在水下对油滴的粘附。
2.3仿壁虎脚粘附材料
自然界一类生物,如壁虎、蜘蛛、蚱蜢、蚂 蚁、苍蝇等,不但能在垂直的墙壁上停留和爬行, 而且能在天花板上运动自如.这种超强粘附爬行 的能力引起了人们广泛的研究兴趣, 其中壁虎由 于体重较大成为仿生粘附研究的主要对象.早在 公元前4世纪亚里士多德就观察到“壁虎甚至能 够头部向下也可以在树上自由地上下爬行”。
鲨鱼皮泳衣是人们根据其外形特征起的绰
号，它的核心技术在于模仿鲨鱼的皮肤。在鲨 鱼的皮肤表面上分布着许多的齿状突起，它们 能够保持好水流的流态，并产生具有卷吸作用 的稳定的涡流，可以有效的减少表面磨擦阻力 和压差阻力。鲨鱼皮泳衣精确的模拟了鲨鱼的 表皮结构，其齿状突起科学的按照鲨鱼表皮的 比例尺寸制造，使其更加符合自然规律，同时， 在接缝处模仿人类的肌腱，为运动员向后划水 时提供动力。 鲨鱼皮泳衣的面料主要采用聚氨酯纤维材料，具有 极强的伸展性，它更好的紧束人体外形，尽可能创 造出流线性效果，同时还可以压缩肌肉，减少肌肉 在水中的摆动。 鲨鱼皮游泳衣是把仿生学理论和流体力学理论运用 到体育领域里中的一次尝试，有专家甚至认为它是 继比基尼问世以来在泳衣设计上的又一次跨时代革 命。澳大利亚斯皮多（speedo）公司“鲨鱼皮泳衣” 推出的结果，是世界泳坛多项世界纪录的诞生。
荷叶粗糙表面上有微米结构的乳突，平均直径为5-9um， 单个乳突又是由平均直径约为124.3nm的纳米结构分支组 成，乳突之间的表面同样存在纳米结构。
疏水结构表面SEM图像
壁虎脚掌
水黾腿
蝴蝶翅膀
蚊子复眼
沙漠甲壳虫背部
2.2超疏油仿生界面材料
荷叶上表面的微纳复合结构与表面植 物蜡的协同作用赋予了荷叶“出淤泥而不 染”的超疏水自清洁特性，这一点已经广 为人知。但是荷叶下表面的性质却被人忽 视。 Cheng等对荷叶的上表面和下表面的浸润 性进行了深入的研究。如左图（a）所示， 水滴在荷叶的上表面呈圆形;在水中，油 滴(染色的正己烷)也以球形停留在在荷叶 的下表面，表明荷叶的上下表面分别具有 超疏水和超疏油的特性。通过环境扫描电 镜(ESEM)和原子力显微镜(AFM)对荷叶下 表面进行形貌表征，发现下表面由无数个 扁形乳突组成，每个乳突的长度为30～ 50μ m，宽为10～30μ m，高为4μ m，且上 面覆盖着长度为200～500nm的纳米突起。 另外，荷叶的下表面覆盖着一层亲水的类 水凝胶化合物，正是荷叶下表面的这种特 殊微纳结构和化学组成造就了天然的稳定 水下超疏油表面。这一发现也从侧面反映 了荷叶下表面是抗生物粘附的性质。
萤火虫与冷光
青蛙与电子眼
蝴蝶与人造卫星
海豚与BMW H2R
仿生学前景展望
2.1超疏水仿生界面材料
2017/10/19
超疏水基本模型及理论
液滴在固体表面的润湿现象一般被认为与两个因素有关: 表面化学成分和微 观几何形貌. 但是后者的影响更为显著, 甚至可以实现由亲水性表面向超疏水转 变. 因此, 人们致力于研究表面的微观几何结构对润湿性的影响, 提出了几种比 较经典的润湿理论模型, 如Young’s模型; (b) Wenzel模型; (c) Cassie模型等.
美国麻省理工学院Mahdavi等受壁虎粘附 的启发, 利用生物相容和生物可降解材料 制备了一种仿生医用绷带,如图5所示.实 验表明这种绷带即使在动物新鲜肠壁上的 粘附力也能达到4.8 N²cm−2.为了进一步 验证绷带粘附性能的可靠性,将绷带黏贴 于活的小白鼠腹部, 其粘附力仍能达到 0.8 N²cm−2。研究者们希望这种医用绷带 将来能够在伤口急救和外科手术中作为一 种特殊的缝合线使用,使用非常方便,可大 大减少救治的步骤,但目前该研究尚处在 实验室阶段,要想在医学上广泛应用还需 要克服很多难题,因为它的粘附力还达不 到临床上使用的要求, 这有待进一步研究.
BAE 公司的新研制的人造壁虎材料吸附作用显 著，1mm2便能吊起一辆家用汽车。研究小组介 绍说“我们先研制出了少量材料，并且证实它 的确能有效黏附于光滑玻璃表面上。同时，它 还可以多次使用，尽管现在还没有研制成功真 正的‘蜘蛛侠’服，但就理论而言，应该不成 问题”。