第五章仿生材料无机合成
无机仿生合成材料-陈程成
仿生蝙蝠造出雷达
长颈鹿的血液循环系 统为人类的载人航天 事业起到了至关重要 的作用
随着人们对材料性能的要求越来越 高：材料的流动与运输行为、吸附性能、 催化活性、分离效率、粘附性能、声学 性能、热学与传质性能。
仿生合成技术简介
• 仿生：通常指模仿或利用生物体结构，生 化功能和生化过程的技术。把这种技术用 到材料设计，或用天人生物合成的方法获 得所需要的材料，如制备具有蜘蛛牵引丝 强度的纤维；具备具有海洋贝类韧性的陶 瓷或贝类结构的复合材料等。 • 仿生合成：模仿生物矿化中无机物在有机 物调制下形成过程的无机材料合成，又叫 做有机模板法
陈程成
人类探索自然的历程经历了数 千年, 然而至今仍然不能对生命的 运作施加任何控制。人体内的细胞 按照遗传既定的程序运做着。这种 自发性从6 亿年前的单细胞组合开 始, 造就了海藻、水母、昆虫、鸟 兽, 直至人类这样的多细胞生物体 ，生物化石等等。因而就激发了今 天的人类仿造天然的灵感。
人造关节
（2）固体基底对结构的影响 基底与表面活 性剂分子间作用力不同，会影响被吸附的表 面活性剂层的结构。生物矿化过程中，有机 基质对无机相沉积的晶体形状并无决定作用， 它与无机离子和有机模板间的相互作用诱导 了无机晶体的进而确定了对晶体的生长形态 与方向。
表面活性活性分子与无机离子间作用机理
人们利用无机仿生合成方法制备了纳米微粒、薄膜、 涂层、多孔材料、和具有与天然生物矿化相似的复 杂形貌的无机材料。
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液晶模板
微乳液模板
1.利用表面活性剂在溶液 中形成反相胶束、微乳或 囊泡，这相当于生物矿化 中有机大分子的与组织。
（途径）
2.利用表面活性剂在溶液表 面自组装形成 L-B单层膜或 在固体表面用（L-B）技术 形成L-B膜
仿生材料的合成与应用研究
仿生材料的合成与应用研究仿生材料是一种借鉴生物体结构、功能和生物化学特性的新型材料。
仿生材料的研究包括合成仿生材料和应用仿生材料两个方面。
合成仿生材料的研究主要集中在仿生材料的制备方法和结构设计上，而应用仿生材料的研究则涵盖了仿生材料在各个领域的实际应用。
合成一个优秀的仿生材料首先要考虑材料的合成方法。
目前合成仿生材料的方法主要包括自组装法和模板法。
自组装法是利用分子之间的相互作用实现材料的自组装，形成具有特定结构和性质的材料。
这种方法常用于合成具有多层次结构的仿生材料，如蛋白质纤维。
模板法则是利用生物模板或化学模板来引导材料的合成，形成与模板具有相似结构和性质的仿生材料。
这种方法常用于合成具有特定形貌和孔结构的仿生材料，如多孔材料。
合成仿生材料的另一个重要方面是材料的结构设计。
结构设计包括材料的形式（如纳米颗粒、纤维、膜等）和结构特征（如孔隙结构、表面形貌等）。
仿生材料的结构设计主要是通过仿生原理来达到特定的结构和性能要求。
以莲叶为例，莲叶表面具有微小的微米级凹凸结构和纳米级的树脂结构，这种结构可以使水滴在叶片上呈现出超疏水性。
仿生材料的结构设计不仅要考虑材料的形貌和孔隙结构，还要考虑材料的表面化学特性和力学性能，以满足实际应用的需求。
应用仿生材料的研究可以涵盖各个领域，如能源、环境、医药和电子等。
在能源领域，仿生材料可以应用于光伏、光催化、电池和超级电容器等领域。
以光伏领域为例，仿生材料可以模仿植物光合作用的原理，将太阳能转化为电能。
在环境领域，仿生材料可以应用于水处理、气体分离和环境监测等领域。
以水处理为例，仿生材料可以模仿植物根系的结构，实现高效的水分离和净化。
在医药领域，仿生材料可以应用于组织工程、药物缓释和诊断等领域。
以组织工程为例，仿生材料可以模仿骨骼和软组织的结构，用于修复和再生受损的组织。
在电子领域，仿生材料可以应用于显示器、传感器和存储器等领域。
以显示器为例，仿生材料可以模仿光虫的眼睛结构，实现高分辨率和低能耗的显示效果。
化学合成仿生材料的制备和应用
化学合成仿生材料的制备和应用随着人们对生命科学的探索，人们对仿生材料的需求越来越大。
仿生材料是指通过模仿生物材料中的结构、功能和材料组成来合成新材料。
在这些材料方面的研究中，化学合成仿生材料起到了重要的作用。
本文将会介绍化学合成仿生材料的制备和应用。
一、基于仿生学的新材料研究生物科学家和材料科学家的合作引发了基于仿生学的新材料研究。
仿生材料的制备是基于生物组织、塑料材料和生物材料化学、物理和融合的特性。
仿生材料可以用于多种应用，包括医学和电子学领域。
二、基于化学合成的仿生材料制备需要清楚了解化学合成的原理，属于一种材料化学构建工作，并且存在着一些关键的反应。
一些重要的反应类型，如体积相先进的立体共价键的形成、非常特殊的配位环境和选择性地制备不同的共轭聚合物，是产生具备仿生物性能的功能性分子和材料的必备反应。
其中的分子设计考虑到两个方面：一是分子形状；二是分子组成。
它们的设计是为了实现仿生材料研究中的特定目标和应用。
三、仿生材料的应用不同的仿生材料具有不同的应用。
例如，仿生材料中的有机聚合物可以用于电子学中的场效应晶体管和太阳能电池，这是由于它们具有相同的物理特性。
仿生材料也可以应用于药物设计。
它们可以用于开发新的药物，并能够在药物设计的早期发现它们的效果。
四、结论化学合成仿生材料是合成多种仿生材料的一个关键步骤。
近年来，随着生物学、化学和物理学等各自科学领域的融合，人们能够制备更加实用和多功能的仿生材料。
仿生材料不但在科技、医学和电子学等领域有广泛应用，而且在今后还将成为促进科学技术进步的重要工具。
材料科学中的仿生材料合成
材料科学中的仿生材料合成在材料科学领域，仿生材料合成是一种既受到关注又备受挑战的研究方向。
仿生材料合成通过模拟自然界中生物组织的结构和功能，设计和合成具有类似特性的人工材料。
这种合成方法旨在利用生物学的原理和物理学的规则，探索出新型材料的制备方法，从而提高材料性能和功能。
材料科学中，仿生材料合成涉及到多个学科的知识，如生物学、化学、物理学和工程学等。
首先，研究人员需要深入了解自然界中的生物材料及其结构特点。
例如，蜻蜓翅膀上的纳米结构能够使其表面具有超疏水性和自清洁功能，这种结构就可以用于制备具有相似性能的超疏水性材料。
然后，研究人员需要将这些结构特点应用到人工合成材料的设计和合成中。
这个过程不仅需要合适的材料选择，还需要精确的合成方法和控制条件。
最后，研究人员需要对合成的仿生材料进行性能和功能的测试和评估。
在仿生材料合成中，有几个重要的方向值得关注。
首先，生物陶瓷材料合成是一个热门研究方向。
生物陶瓷材料是一类具有类似骨骼结构和功能的材料，广泛应用于骨科和牙科领域。
研究人员利用仿生材料合成的方法，模仿骨骼组织的微观结构和化学成分，设计合成具有良好生物相容性和机械强度的生物陶瓷材料。
这些材料在人体内能够与骨骼组织紧密结合，促进骨骼修复和再生。
第二个重要的研究方向是仿生纳米材料合成。
纳米技术已经成为材料科学研究领域的热点之一。
研究人员通过模仿自然界中的生物纳米结构，设计和制备具有特定功能和性能的纳米材料。
例如，利用仿生材料合成的方法，可以合成出具有纳米毛细管效应的纳米材料，从而实现药物的定向输送。
这些仿生纳米材料在医学和能源领域具有广阔的应用前景。
第三个重要的研究方向是仿生人工肌肉合成。
仿生人工肌肉是一种可以模仿人体肌肉组织的机械性能和运动特性的材料。
研究人员通过合成具有类似结构的弹性材料，实现类似于人体肌肉的收缩和松弛运动。
这种仿生人工肌肉可以应用于机器人、仿生假肢和生物医学器械等领域，提高设备的性能和功能。
仿生材料的设计与制备
仿生材料的设计与制备在当代科技发展的浪潮中，仿生材料作为一种新兴科技，正在逐渐崭露头角。
仿生材料是通过对自然界中生物体结构和功能的研究，将其特性应用到材料设计与制备中的一种方法。
随着科学家们对生物结构的深入研究，仿生材料不仅在材料学领域有了突破，还在生物学、医学等领域起到了重要作用。
本文将从仿生材料的定义、设计方法、制备技术等方面进行探讨，以期对仿生材料的设计与制备有更深入的了解。
一、仿生材料的定义与意义仿生材料是一种通过模仿生物体特性的方式，设计和制备新型材料的方法。
它能够从生物体中发现材料的新思路和潜力，并将其应用于工程和科学领域。
仿生材料的研究不仅可以提高材料的性能和功能，还可以解决一些传统材料所存在的问题。
例如，仿生材料可以通过模仿自然界中蜘蛛丝的结构和力学特性来制备更强韧、更轻盈的纤维材料，解决传统材料在强度与韧性之间难以平衡的问题。
二、仿生材料的设计方法在仿生材料的设计中，研究者主要采用两种方法：一是通过对生物体结构和功能的直接模仿，设计材料；二是通过分析生物体的结构和功能，提取其关键特性并改进材料的设计。
在直接模仿的方法中，研究者会选取生物体中的某个组织或器官，通过化学合成、生物工程等技术手段，将其主要成分复制出来，并制备成材料。
例如，通过对海胆的骨骼结构进行研究，科学家们成功制备出一种具有高强度和高韧性的仿生陶瓷材料。
在功能提取与改进的方法中，研究者会从生物体的结构和功能中提取出关键特性，并将其应用于材料设计中。
例如，蜗牛壳的结构既具有重力平衡功能，又具有抵御外界压力的能力。
科学家们通过模仿蜗牛壳的结构，成功制备出一种新型材料，可以在极端条件下弯曲而不会破碎，为航天器等领域的应用提供了新途径。
三、仿生材料的制备技术仿生材料的制备技术涉及到多个学科和领域的知识，其中包括材料科学、制造工程、生物学等。
研究者们通过不同的制备技术，将仿生材料的设计思路转化为实际应用。
生物模板法是一种常用的仿生材料制备技术。
无机材料的仿生合成_毛传斌
收稿:1997年9月 *通讯联系人无机材料的仿生合成毛传斌* 李恒德 崔福斋 冯庆玲 王 浩(清华大学材料科学与工程系 北京100084)摘 要 生物矿化重要的特征之一是细胞分泌的有机基质调制无机矿物的成核和生长,形成具有特殊组装方式和多级结构特点的生物矿化材料(如骨、牙和贝壳)。
仿生合成就是将生物矿化的机理引入无机材料合成,以有机物的组装体为模板,去控制无机物的形成,制备具有独特显微结构特点的无机材料,使材料具有优异的物理和化学性能。
仿生合成已成为无机材料化学的研究前沿。
本文综述了无机材料仿生合成的发展现状。
关键词 无机材料 仿生合成 生物矿化Biomimetic Synthesis of Inorganic MaterialsMao Chuanbin Li Hengde Cui Fuzhai Feng Qingling W ang Hao(Depa rtm ent o f Ma teria ls Science &Engineering ,Tsing hua Univ ersity,Beijing 100084,China)Abstract The mo st im po rta nt aspects in bio mineraliza tion a re the controlled nucleatio n and g row th of ino rg anic minerals from aqueous solutio ns under the mediatio n o f o rganic ma trix secreted by the cell ,a nd the forma tion of the biomineralized ma terials (bo ne ,teeth ,shell etc .)with the hierarchical structure and special assembly .B iomimetic synthesis inspired by the biomineralizatio n inv olv es the contro lled forma tion of ino rganic m aterials with o rg anic assembly as tem plate,and the productio n of inorga nic ma terials w ith specia l micro structure and ex cellent physical and chemica l pro perties .B iomimetic synthesis has no w beco me a promising field in ino rganic materials chemistry research.The resea rch status o f bio mimetic synthesis of inorg anic materials is review ed.Key words ino rg anic m aterials ;bio mimetic sy nthesis ;biomineralizatio n一、引 言生物矿化是指在生物体内形成矿物质(生物矿物)的过程。
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。
仿生材料的合成与应用
仿生材料的合成与应用近年来，随着科学技术的发展和人们对生物材料的深入研究，仿生材料作为一种新兴材料正逐渐引起人们的关注。
仿生材料是指通过生物学、化学、材料学等多学科综合运用的方法，模仿自然界生物体的形态、结构和功能来设计和制造的一类材料。
本文将从仿生材料的合成方法以及应用领域两个方面进行探讨，旨在加深对仿生材料的理解和认识。
一、仿生材料的合成方法1. 生物模板法生物模板法是通过利用生物体内的有机或无机材料作为模板，将仿生材料在模板上合成的一种方法。
常见的生物模板包括贝壳、骨骼等。
以贝壳为例，可以利用贝壳内的有机物质作为模板，通过溶液法或气相法合成仿生材料。
这种方法的优点是合成的材料具有天然材料的形态和结构特征，能更好地模拟生物体。
2. 生物体内仿生合成法生物体内仿生合成法是将仿生材料的合成过程放入生物体内进行，通过生物体的代谢和自组装作用来合成仿生材料。
例如，利用蛋白质的自组装能力可以在细胞内合成纳米材料。
这种方法的优点是合成过程相对简单，且能够得到具有生物特性的仿生材料。
3. 化学合成法化学合成法是通过化学反应来合成仿生材料的一种方法。
常见的化学合成方法包括溶液法、沉淀法等。
以溶液法为例，通过控制反应条件和配比来合成具有特定形态和结构的仿生材料。
这种方法的优点是合成过程可控性强，能够得到各种形态的仿生材料。
二、仿生材料的应用领域1. 医学领域仿生材料在医学领域具有广阔的应用前景。
例如，仿生材料可以用于皮肤修复和再生，通过模拟自然皮肤的结构和功能，促进创伤愈合和组织再生。
此外，仿生材料还可以用于人工器官的修复和替代，如人工血管、人工关节等。
2. 航空航天领域仿生材料在航空航天领域的应用也日益增多。
例如，仿生材料可以用于飞机的表面涂层，提高飞机的气动性能，减少能量损耗。
此外，仿生材料还可以用于航天器的材料，提高航天器的耐高温和抗辐射性能。
3. 环境领域仿生材料在环境领域的应用主要体现在污水处理和废弃物处理等方面。
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3/4/2014
这种模仿生物矿化中无机物在有机调 制下形成过程的无机合成材料，称为仿生 合成，也称有机模板法或模板合成。 目前已经利用仿生合成方法制备了纳 米微粒、薄膜、涂层、多孔材料和具有与 天然生物矿物相似的复杂形貌的无机材料
3/4/2014
仿生的例子
.仿生材料研究的设想及其应用
长颈鹿 萤火虫 乌龟 苍蝇 蝴蝶 甲虫 蝙蝠 冷光灯 航天事业 二元化武器 雷达 太空中宇航员血液循环 薄壳建筑物 迷彩服
3、变形重构
变形重构是指经共组合和材料复制产生的无机
材料通过与周围的反应介质的相互作用而发生进 一步变化，从而导致材料的新形态花样。它意味 着协同合成产物在母体介质中发生延续的变化。
3/4/2014
5.2.2纳米微粒的合成
纳米微粒的仿生合成途径主要有两类
• • 一、利用表面活性剂在溶液中形成相反胶束、微乳和囊泡，这相当于生物矿化中有机 大分子的预组织。其内部的纳米级水相区域限制了 无机物成核的位置和空间，相当于 纳米尺寸的反应器，在此反应器中发生化学反应即可合成出纳米微粒。 二、利用表面活性剂在溶液表面自组装形成langmuir单层膜或在固体表面用langmuirBlodger(L-B)技术形成L-B膜，利用单层膜或L-B膜的有序模板效应在膜中生长纳米尺寸的 无机晶体。
硅酸盐或铝酸盐凝胶，一步合成出具有规整孔道结构和狭窄孔径分布
的新型中孔分子筛系列材料，记作 M41S。而且孔的大小可以通过改 变表面活性剂烷基链长或添加适当溶剂来加以控制。
3/4/2014
1994年，Stucky等用与合成M41S是完全相同的阳离
子表面活性剂作模板剂在强酸性介质中，在室温合成
了中孔MCM-41分子筛，其合成机理的两种可能途径如 上图所示：
3/4/2014
更直观的仿生合成SiO2分子筛的基本原理
3/4/2014
2、微乳液模板
模板：水包油型乳浊液（a) 合成：仿生合成多孔SiO 球 阳离子表面活性剂：CTAB（十六烷基三甲基溴化铵） SiO2前驱物：TEOS 油相：己烷
2
所得中空多孔球直径：1~10μm
3/4/2014
机理
3/4/2014
成为材料化学的研究前沿和热点，尽管目前有关仿生合成的机理尚有 待进一步证实和探索，但相信在不久的将来，通过仿生事成技术，更
多的多功能无机材料将会诞生。
3/4/2014
二、仿生材料概念
仿生材料是参照生命系统的式样和器官
材料的规律而设计制造的人工材料。
3/4/2014
三、生物矿化
• 分为四个阶段： • 1 有机大分子预组织。在矿物沉积前构造一个有组织的反应 • 2 界面分子识别。在已形成的大分子组装体的控制下，无机物从溶液中，在 有机/无机界面上成核。分子识别表现为有机大分子在界面处通过晶格几何 特征，静电式互相作用，极性、立体化学因素、空间对称性 和基质形貌等 方面影响和控制无机物成核的部位、结晶物质的选择、晶型。取向和形貌。 • 3 生长调制。无机相经过晶体生长进行组装得到亚单元，同时形态、大小、 取向和结构受到有机分子组装体的控制。 • 4细胞加工。在细胞参与下亚单元组装成高级结构。该阶段是造成天然生物 矿化材料与人工材料差别的主要原因。
3/4/2014
5.2.3薄膜和涂层的合成
3/4/2014
带活性头基X的三氯硅烷在具有表面羟基 的玻璃表面上的自装单层形成过程
3/4/2014
3/4/2014
聚电解质多层膜逐层组装过程及结构
3/4/2014
超薄多层TiO2/聚合物膜的制作过程
3/4/2014
5.3 小结
3/4/2014
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。
3/4/2014
5.2仿生合成实例
5.2.1多孔材料的合成
1、液晶模板
1992年美国Mobil公司Beck、Kresge 等首次在碱性介质中用阴阳离子 表面活性剂（CnH2n+1MeN+,n=8~16）作模板，水热晶化（100~1500C）
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。微米级仿生合成材料是极好的隔热隔声材料；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；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；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；
仿生合成技术的出现与应用为制备具有各种特殊物理、化学性能的
无机材料提供了广阔的前景。利用有机大分子作模板剂控制无机材料
结构的仿生技术被视为近年来化学发展的新动态，通过调变聚合物的 大小和修饰胶体颗粒表面对无机材料形成初期实行 “裁剪”，化学途
径能够获得介观尺度的无机有机材料。近几年无机材料的仿生合成已
（3）蝙蝠——雷达
（4）苍蝇——航天事业
令人讨厌的苍蝇和宏伟的航天事业，似 乎是牛马不相及，但科学家注意到声名 狼藉的“逐臭之夫”──苍蝇，却有着 惊人的嗅觉：它们能在很远的地方发现 微乎其微的气味。苍蝇的嗅觉感受器分 布在触角上，每个感受器是一个小腔， 它与外界相通，含有感觉神经元的嗅觉 杆突入其中。由于每个小腔内都有上百 个神经元，所以这种感受器非常灵敏。 用各种化学物质的蒸气作用于苍蝇的触 角，从头部神经节引导生物电位时，可 记录到不同气味的物质产生的电信号， 并能测量出神经脉冲的振幅和频率。认 识了苍蝇嗅觉器官的奥秘之后，科学家 们得到了启发，他们利用苍蝇嗅觉灵敏、 快速的特性，仿制成了十分灵敏的小型 气体分析仪。这种仪器现已装置在航天 飞船的座舱内正为揭示宇宙奥秘而工作。 小型气体分析仪也可用来测量潜水艇和 矿井里的有毒气体，以便及时发出警报。
无机材料仿生合成技术
5.1无机材料的仿生合成 5.2仿生合成的实例 5.2.1多孔材料的合成 5.2.2纳米微粒的合成 5.2.3薄膜和涂层的合成 5.3小结
5.1 无机材料的仿生合成
一．仿生技术简介
仿生合成技术(Biomimetic Synthesis)是一种崭新的无机材料 合成技术。90年代中期，当科学家们注意到生物矿化进程中分子识别、 分子自组装和复制构成了五彩缤纷的自然界，并开始有意识地利用这 一自然原理来指导特殊材料的合成时，仿生合成的概念才被提出。仿 生合成技术模仿了无机物在有机物调制下形成的机理，合成过程中先 形成有机物的自组装体，使无机先驱物于自组装聚集体和溶液的相界
面发生化学反应，在自组装体的模板作用下，形成无机P有机复合体,
再将有机物模板去除后即可得到具有一定形状的有组织的无机材料。 模板在仿生合成技术中起到举足轻重的地位，模板的千变万化，是制 备结构、性能迥异的无机材料的前提。目前用作模板的物质主要是表 面活性剂，因为它们在溶液中可以形成胶束、微乳、液晶和囊泡等自 组装体，生物大分子和生物中的有机质也是被选择的模板，此外利用 先进光电技术制造的模板也被用来合成特殊的无机材料。
（5）老鹰——电子鹰眼
老鹰眼睛的敏锐度在鸟类中名列第一，是人眼的8倍，而且视 野非常开阔，双视的视角可达320°。翱翔于2000米高空的老 鹰，能发现地面上的黄鼠这样小的目标。 科学家根据鹰眼的构造和视觉原理，研制出类似鹰眼的搜 索和探测系统，即“电子鹰眼”这一先进仪器，不仅能使飞行 员的视觉得以扩大，视敏度也得以提高，而且还能提高地质勘 探、海洋救生等项工作的效率。
•
•
蝙蝠能够在黑暗狭窄的山洞里自由飞 行、避免碰撞，是因为蝙蝠自身就是一 种天然“雷达”。蝙蝠飞行时发出一种 频率极高的声波，这种声波碰到障碍物 会反射回来，它的耳膜就能分辨障碍物 的方位距离。每只蝙蝠有其固有的频率， 彼此可分清各自的声音，不会发生相互 干扰。 雷达也是这样。工作时，雷达天线 把发射机提供的电磁能量向空间某一方 向辐射，遇到目标时电磁波就会反射回 来，并在屏幕上显示出来。因此，雷达 不仅能确定目标的存在，而且还能指出 目标的方位和距离。
介绍 仿生学上的5个典型例子 来带您走近这门学科。 （1)蜘蛛丝与防弹衣 （2）长颈鹿与宇航员血液循 环 （3）蝙蝠与雷达 （4）苍蝇与宇航事业 （5）老鹰与电子鹰眼
（1）蜘蛛丝与防弹衣
• 蜘蛛的丝是一种特殊品质 的材料，迄今为止人类还 无法生产出像它那样具有 超强强度和弹性极强的化 合物。
美国科学家经过对蛛丝的深入 研究，发现蛛丝更多的奥秘， 他们认为蛛丝完全可以用来制 作防弹衣。 首先，蛛丝的延伸力很好，蛛 丝这种极强的弹性，对于来自 子弹的冲击能起到很好的缓冲 作用，因此它是一种最理想的 防弹服装材料。 蛛丝的另一大特点是它不易变 脆。实验证明，蛛丝在零下 50～60摄氏度的低温下才开始 变脆，而现行的大多数聚合物 到零下十几度时就会变脆。