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）。
仿生高黏附材料：壁虎 之所以能够攀爬，倒悬 于墙壁之上，是由于每 只脚底有大约十万根左 右的绒毛，直径越 5 微 米，每根绒毛的底端又 分 成 400~1000 根 的 分 支 ， 直 径 大 约 0.2 微 米 ~0.5 微 米 ， 这 种 纳 米 微米的多分子结构使得 绒毛和物体表面分子能 够在分子水平接触，两 者之间产生的范德华力 足以支撑整个身体。 100 万根绒毛可以支撑 1225N 的力，对任意表 面具有良好的适应能力。
蚕丝（ silk ）是熟蚕结茧时所分泌丝液 凝固而成的连续长纤维，也称天然丝， 是一种天然纤维。人类利用最早的动物 纤维之一。
能量重组：生物为了维持生命,
能够非常高效地进行各种能量之 间的相互转换,这是在广阔的生物 界都能看到的现象。例如,人们对 萤火虫的发光机制作了研究,其发 光原因是由于化学能高效率地转 化为光能。虽然人类在化学领域 中已体验了遗传信息的钥匙 - 核 酸的魅力,在试管中实现其功能的 研究也取得了很大的进步,但是像 萤火虫的这种能量变换方法目前 人类还做不到。随着地球上现在 所使用的能源逐渐枯竭 ,人类寻求 新能源的任务已迫在眉睫,如果能 够找到象某些生物那样能够高效 率地进行能量变换或者能量重组 的材料与方法,将为人类的未来带 来希望和光明。
根据科学家计算，一束铅笔粗细的 蜘蛛丝可以使一架正在飞行中的波 音747飞机停下来。 蜘蛛丝结构：直径约为几个微米 （人发约为100微米），是由一些原 纤的纤维束组成，原纤是几个厚度 为纳米级的微原纤的集合体，微原 纤是由蜘蛛丝蛋白构成的高分子化 合物。
摔不坏的陶瓷， 强与韧的完美结合
贝壳和珍珠在断裂前能经受较大的塑 性变形，具有优异的高韧性。其主要 原因是由于裂纹偏转、纤维（晶片） 拔出以及有机基质桥接等各种韧化机 制协同作用的结果。而这些韧化机制 又与珍珠层的特殊组成、结构密切相 关。
在鳃小片中有微血管，这里的表皮很薄， 当血液流过这里时就完成了气体交换： 将带来的二氧化碳透过鳃小片的薄壁， 送到水中；同时，吸取水中的氧，氧随 血液循 环输送到身体各部分去。由于口 部和鳃盖的交替开闭，可以使水不断地 由口进入口腔，经咽到达鳃腔，与鳃丝 接触，然后由鳃孔排到外面，鱼类的呼 吸作用就是在这个过程中完成的。
仿生材料举例
人鱼传说：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 。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
萤火虫的发光，简单来说，是荧 光素（ 在蓝光或紫外线照射下，发出绿 色荧光的一种黄色染料 ）在催化下发 生的一连串复杂生化反应；而光 即是这个过程中所释放的能量。
超能吸水：植物也为我们提供 了许多有趣的现象,例如我们常 见的西瓜是一种含水量极高的 水果 , 在它的启发下 , 人们研制 了一种与西瓜纤维素构造相似 的超吸水性树脂,它是用特殊设 计的高分子材料制造的,能够吸 收超越自身重量数百倍到数千 倍的水份,现在已用于废油的回 收,既经济又高效。这种材料如 果进一步得到完善的话,将来 液体的包装和输送就可能用一 种全新的技术来代替。比如,将 来的饮料就不再是用现在的杯 子来装,而是只要用一片薄膜即 可。
仿生强韧纤维材料：蜘蛛丝经过四 亿年的进化，实现了结构与功能的 统一，是世界上最强韧的材料之一， 天然蜘蛛丝其抗拉强度超过了人类 自制的钢和凯夫拉（在上世纪60年代，
美国杜邦公司研制出一种新型芳纶纤维复合 材料 ---- 芳纶 1414 ，由于这种新型材料密度 低、强度高、韧性好、耐高温、易于加工和 成型，而受到人们 的重视。 由于“凯夫拉” 材料坚韧耐磨、刚柔相济，具有刀枪不入的 特殊本领。在军事上被称之为“装甲卫士 ），
可以利用在纺织染色行业，减少化 学染料对环境的污染）
仿生空心结构材料：自然界 中很多生物都是采用多通道 的超细管状结构，例如许多 植物的茎都是中空的多通道 微米管，使其在保证足够强 度的前提下可以有效节约原 料及输运水分和养料，为减 轻重量以及保温，鸟类的羽 毛也具有多通道管状结构， 许多极低动物的皮毛具有多 通道或者多空腔的微 / 纳米管 状结构，具有卓越的隔热性 能。
人造纤维：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。对蚕或者蜘蛛 吐出的丝 , 人类自古就有很 大的兴趣 , 这些丝纯粹是由 蛋白质构成 , 特别是蚕丝 , 具 有温暖的触感和美丽的光 泽。二十世纪以来 , 人们模 仿蚕吐丝的过程研制了各 种化学纤维的纺丝方法 , 此 后又模仿生物纤维的吸湿 性、透气性等服用性能研 制了许多新型纤维。