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）。
仿生材料的研发与应用
仿生材料的研发与应用随着现代科技的发展，仿生材料已成为人们关注的重点领域。
仿生材料通过模仿生物体的结构和功能，将其应用于工程技术领域，成为了一种新兴的纳米材料。
在此，本文将介绍仿生材料的定义、分类、研发和应用。
一、仿生材料的定义和分类仿生材料是一种新型的材料，它可以模拟人体器官、动物、植物的结构和功能，具有较优异的性能。
它的定义为通过仿生学的思想来制造材料，集成了生物学、物理学、力学学、化学等学科的内容，以实现新材料的自主发展和实用。
仿生材料从材料结构上来分可分为有机仿生材料和无机仿生材料。
有机仿生材料常见的是蛋白质、多肽、纤维蛋白、胶原蛋白等；无机仿生材料包括磷酸钙、氢氧磷灰石、钙钛矿等化合物，而合成纳米材料可以是与自然界中所存在的要素、化合物相同的特殊制造材料。
二、仿生材料的研发仿生材料的研发主要有三个方面：仿生生物、仿生结构和仿生功能。
仿生生物主要是通过对于生物体的模拟和分析，找到生物体的特性、功能和功能的体现方式；仿生结构则是通过对于生物体的结构和形态的拟合，以实现材料的组成和结构的调整；仿生功能主要是对于仿生结构和生物体功能的拟合制取得功能模拟。
三、仿生材料的应用仿生材料的应用领域非常广泛。
在医学领域，仿生材料可以用于修复和再生组织，开发新型的漏斗、植入物、射频可升级装置等，能改善生物组织和身体的局部结构，使其更好地适应环境或机器的操作；在建筑领域，仿生材料可以模拟表面结构、多孔结构、导热性和声学性状，改善相应的建筑性能和环境效应，从而更好地适应环境和节能减排。
在国防、交通等领域，仿生材料也有着许多应用。
总之，仿生材料具有广泛的应用前景。
在仿生材料的研究和开发上，我们需要多领域的交叉和协调，采用智能化的设计理念和方法，做好材料性能和应用的配合、优化，不断创新寻找最佳解决办法，为民族经济的发展和社会的需求做出新的贡献。
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(精)
目录
仿生材料的环境性能
仿生材料简介 环境和生物性能
生物材料的结构与性能
仿生材料的应用
生物陶瓷及复合材料
组织工程材料 仿生智能材料
一、仿生材料的环境性能
1、仿生材料简介
一、仿生材料的环境性能
一、仿生材料的环境性能
荷叶效应
自清洁材料
一、仿生材料的环境性能
• 纤维素是分布最广、含量最多 的一种多糖，其主要是作为动 植物或细菌细胞的外壁支撑和 保护物质。 • 生物软组织是由多糖和蛋白质 复合而成的，如粘液、软体动 物骨架、皮肤等。生物软组织 的σ -ε 性质、断裂韧性、刚度 等性能及随环境的变化都是非 生物材料难以比拟的。
二、生物材料的结构与性能
、环境与生物性能
仿生材料 生物性能 生物相容 性 环境协调 性
材料反应
宿主反应
生态设计
环境友好 加工
一、仿生材料的环境性能
评价材料生物相容性的指标
宿主反应
适应性反应
全身反应 血液反应
材料反应
腐蚀 吸收 降解 磨损 膨胀 浸析
二、生物材料的结构与性能
常见天然生物材料种类
二、生物材料的结构与性能
致密羟基磷灰石、玻 熟石膏、β—双相钙磷 璃陶瓷等 陶瓷等 化学键合 临时填充作用，可通 过新陈代谢化解，最 终被替换
优点
缺点
组织和植入体机械嵌 合
三、仿生材料的应用
2、组织工程材料
• 用于代替生物体组织器官或者恢复、维持其 功能的仿生材料。
三、仿生材料的应用
3、仿生智能材料
• 能模仿生命系统，同时具有感知和驱动双重功 能的材料。 • 这类材料的性能不仅与材料的成分、结构和形 态有关，而且与材料所处的环境有关，具有生 物特性。 • 目前主要有智能高分子凝胶材料、智能药物释 放体系以及仿生薄膜材料等。
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。
第七章 仿生材料
环境协调化的发展阶段，复合材料的仿生设 计与探索正好体现了这一特点。
总结生物体的有用规律，建立模型，为复合 材料的研究和设计提供依据是一种有效的方 法。随着材料科学和仿生学的发展，作为交 叉学科的仿生材料学经过不断积累和发展， 在材料科学家、生物学家、医学专家的密切 配合下，材料的仿生制备研究必将成为当今 材料科学研究最活跃的前沿领域之一。
二、骨骼的分级结构与多孔结构
骨骼主要有松质骨和密质骨两种。 骨骼是一种典型的、复杂的复合材料。 在骨的生长过程中，伴随骨的增长和增粗， 体内每块骨的形态结构都在进行不断的改建， 使之与自身的生长相一致。松质骨中最初形 成的骨小梁排列方向乱，支持功能差，经改 建后骨小梁的方向与各骨所承受的压力和张 力方向——致，从而增强了骨的坚固性。同 时骨骼的机械性能源于其结构，在骨的多级 结构中，羧基磷灰石(通常是含碳的磷
器官材料的规律而设计制造的人工材料。 生物仿生材料学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。
一、仿生材料研究内容
目前，仿生材料学的研究内容主要包括以 下几个方面： (1)天然生物材料的结构、物理性质和化学 性质分析（如骨、木、珍珠、皮肤等）；
(2)模仿生物体组成、结构及性能的材料制备 与开发； (3)利用生物加工技术制备材料的力学行为分 析； (4)在模仿过程中受到启发，以所得到的新概 念，进行新型合成材料的设计； (5)仿生材料和结构在新领域中的应用，如在 机器人和航空结构等方面； (6)在生物结构的力学分析指导下，对现有结 构设计的优化； (7)生物材料及结构在进化过程中，所用设计 标准的分析； (8)模仿生物体所进行的某些系统的开发。
纤维是细长的空心管子，对于结定的强度和刚度 要求，它所需的材料比实杆少。离中心线越远， 材料受力越大，空心管子的材料受力几乎都集中 在离中心线很远的边缘上，因此，比一根同样重 的实心杆的刚度大很多。
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胡巧玲等: 原位沉析法制备壳聚糖棒材的研究. 高等学校化学学报，2003（3）：528-531
CS/CaCO3复合材料制备：
想一想：如何利用原位沉析法制备CS/HA复合材料？
（二）医用梯度材料
生物骨是由约占60％～70％的磷钙无机材料 和30％～40％的有机材料组成的复合材料，无机 材料和有机材料是按一定结构方式复合起来的， 具有以下一些特点： （1）具有生物活性，能进行新陈代谢，具有生长 与吸收的功能； （2）具有生物力学特征，材料的弹性模量适中； （3）材料具有梯度结构，有机材料和无机材料在 不同梯度层次其比例和结构方式不相同。
2. HA梯度多孔支架材料
HA+聚丁基丙烯酸酯 （致孔剂）， 逐层浇注，烧结成型
Flexural strength of three-layer systems. 0–0–0%, 10– 10–10%, 30–30–30%, 0–10–30% sintered for 2 h at () 1250 and ( ) 1300 ◦C.
裂紋沿結構單元間的間隔層中發生階梯狀的偏轉 和分叉的擴展過程
Si3N4／BN-Al2O3纖維獨石陶瓷材料裂紋擴展路徑
模仿珍珠层的结构和增韧机理，采用两级尺度的 增韧结构，可以在保持较高强度的前提下，较大 幅度地提高材料的韧性。
二、骨骼的分级结构与仿生 松质骨和密质骨 例：长骨 两端骨骺（松质骨） 中间骨干（密质骨） 骨的主要有机相：胶原纤维（三股螺旋结 构） 松质骨，羟基磷灰石+胶原基体 密质骨，薄层胶原纤维+矿物晶体
7.2 天然生物材料的特性
复合特性 功能适应性 创伤愈合性 多功能性
人们从天然生物的研究中得到启示，天 然的生物材料，如竹、木、骨骼、贝壳等， 它们虽然具有简单的组成，但是通过复杂 结构的精细组合，赋予这些生物材料具有 非常好的综合性能。 因此，在材料的设计和研究中，引入了 仿生结构设计的思想 ，通过“简单组成、 复杂结构”的精细组合，来实现材料的高 韧性、抗破坏及使用可靠性特性。
三、竹木结构及其仿生 木纤维细胞壁构成： 短链高分子半纤维素缔结物质+纤维素集束成 微纤丝的骨架物质+块状高分子木素硬化物 质 复合结构：类似混凝土，有强度又有韧性
细胞壁可分为初生壁、次生壁和细胞间质三层。
内层，细胞壁的2－8％ 中层，细胞壁的70－90％， 外层，细胞壁厚的19－22％ 初生壁
W. Pompe et al. Materials Science and Engineering A362 (2003) 40–60
3. PLGA/nCHAC梯度薄膜
逐层浇注法
(a) Schematic representation of three-layered membrane. (b) The OM result of the section of the nCHAC/PLGA TLM.
第七章 仿生材料
7.1 仿生材料概述 一、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。 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。
自然界中的物质和天然生物材料，如贝壳、骨骼、 蚕丝、竹、木材等都是经数亿年进化的产物，迄 今已具有适应其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的强韧性、 功能适应性及损伤愈合能力。 因此，材料科学工作者试图揭示天然生物材料的 结构特征和形成机制，从而应用于现代材料的设 计与制备。 在生物医疗领域，仿照天然生物材料制备出具有 生物功能，甚至是真正有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。
The mould was brought into a custom-made autoclave, which was filled with100 bar CO2 for 2 h at 50C. The CO2 molecules can easily diffuse through the PTFE lid and dissolve only the amorphous PDLLA, leading to a fluidisation of this material . The pressure was released with a constant pressure drop rate to 1 bar within 20 min. Upon release of pressure, gas bubbles are formed only within the PDLLA+CaCO3 layer, leading to a foamed material that completely fills the available dead volume in the mould.
7.3 天然生物材料的结构特征与仿生
一、贝壳和珍珠的层状叠片结构与仿 生 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）。
珍珠层中文石晶体与 有机基质叠层示意图
珍珠具有类似于贝壳珍珠层的叠片累积结 构。 这种微观结构模式与贝壳珍珠层的差别仅 在于，在贝壳的珍珠层是沿贝壳的表面铺 排构成层的，而珍珠中的珍珠层包围核心 铺排成层。贝壳珍珠层之所以得名，是因 为它也具有珍珠光泽。
贝壳是的强、韧的最佳配合, 它又被称为摔不坏的陶瓷。 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。
细胞间质
木纤维微观结构示意图
细胞壁中的纤维分子聚合成束状，称微纤丝，在微纤丝之间填充着半纤维素和木 质素。 细胞壁为—个典型的复合结构，它可看作由相当于钢筋的微纤丝、石料的木质素 和水泥的半纤维素组成的类似于钢筋混凝土的结构，既有强度，又有韧性。
陶瓷强韧化设计：
简单组成、复杂结构； 引入弱界面层； 非均质精细结构设计
针对珍珠层特有的生物特征，清华大学模 仿珍珠层的两级增韧机制，设计制备出仿 珍珠层的具有较高强度和韧性的复合陶瓷。 材料制备是将Si3N4粉、SiC晶须和添加剂混 合后，轧制成薄片，模仿珍珠层中的文石 晶片层，其中SiC晶须作为二级增韧元。以 BN和Al2O3的混和浆料涂覆在轧膜片上，模 仿珍珠层中的有机基质层，涂层后的薄片 在石墨模中叠块，经排胶后在N2气氛下热 压烧结成瓷。
珍珠层由文石晶体与有机基质构
成。无机相占95％，有机基质由 三种生物大分子组成：（1）不可 溶的多糖几丁质；（2）一种富甘 氨酸和丙氨酸的不可溶蛋白质，具 有反平行折叠片结构，其x射线 衍射谱与丝纤维相似；（3）一种 富天冬氨酸等酸性氨基酸的可溶蛋 白，同样是折叠结构。 生物矿化过程中，酸性蛋白质对无 机矿物的形成起至关重要的作用， 其中的酸性侧链与钙离子有强烈的 亲合作用，从而成为矿物晶体的形 成核心。这种文石晶片层与多糖及 蛋白质构成的有机层交替排列，组 成三维结构。有机层的厚度为 30～50 nm，这样紧密排列而成的 结构极为规则。
Biomaterials 26 (2005) 7564–盖骨应用)
Scheme of a prefabricated individual implant for cranial reconstruction with gradients in composition and spatially different porosity.
若增强剂（短纤维）为两端大的哑铃型，则其填充的 复合材料的强度比同样材质的平直纤维的大 。 例：SiC晶须
SiO2+C
哑铃型晶须及其制备方法
另外，浙江大学胡巧玲等利用原位沉析 法制备了可吸收壳聚糖羟基磷灰石复合的 仿骨结构的骨折内固定材料。不仅外形为 哑铃形结构，而且可降解吸收、释放出酸 根磷和钙离子，弯曲强度为和模量均比人 的自然骨高。
W. Pompe et al. Materials Science and Engineering A362 (2003) 40–60
Composition and structure of the graded implant:
Layer 1 is on the inside (meninges) and layer 5 is on the outside (scalp). The composition is given in wt%. The gradient in composition ensures a smooth degradation, starting at the inside and continuing towards the outside.
The instruments used for processing the graded skull implant: (A)steel mould to prepare the compact layer of the implant by hot pressing;and (B) PTFE lid and mould extension, allowing to foam the porous layer of the implant with CO2.
1. 梯度聚乙烯复合材料