仿生材料的研究现状及应用
仿生材料的研究进展及应用前景
仿生材料的研究进展及应用前景随着科技的不断发展，人类对于仿生学的研究也越来越深入。
仿生学是指生物学、物理学和工程学等相关学科在结构、形态、力学等方面模仿自然界中生物的形态和功能，从而研制出仿生产品和器件的学科。
仿生学在人们生产生活中的作用越来越大，而仿生材料是其中的重要组成部分，具有巨大的应用前景。
一、仿生材料的定义及特点仿生材料是一种通过仿照生物体的结构、形态、功能和制造方法，用人工材料来代替或模拟生物体某些功能的人造材料。
仿生材料是科学家研究生物仿生学的一个重要领域，与生物学、材料学、力学等多学科交叉，具有以下特点：1.符合生物体的结构、形态和力学等特性；2.比人造材料更具可塑性、可调性和适应性；3.具有多种特殊功能和性能；4.可以在多个领域应用。
二、仿生材料的研究进展随着仿生学的不断发展，仿生材料的研究也在不断深入。
目前，仿生材料的研究重点主要集中在以下方面：1.仿生材料的结构设计及制造方法研究。
通过仿照生物体的结构设计，结合现代材料制造技术，开发出具有类似结构的仿生材料。
2.仿生材料的性能研究。
通过模拟生物体的特殊功能和性能，研究仿生材料的相应性能，如生物材料的力学性能、光学性能、磁性能等。
3.仿生材料的应用研究。
通过对仿生材料的研究，探究其在医药、新材料、机器人等多个领域的应用。
三、仿生材料的应用前景仿生材料的应用前景十分广泛，未来有望在以下几个方面得到广泛应用：1.医学领域仿生材料可以用于修复、再生人体组织，分析生物体的分子作用和制备仿生医学材料等。
例如，仿生骨料可以代替天然骨骼，用于义肢制造和人造骨骼修复等。
2.材料科学领域仿生材料的结构和性能特殊，可以制造出更加高效的电池、太阳能电池等能源材料。
3.机器人领域仿生材料能够帮助机器人更好地仿照生物体的结构，并具备生物体的一些特殊功能。
例如，仿生蛇机器人可以模仿蛇的蠕动方式，更好地适应不同的地形。
总结：作为仿生学中的重要领域，仿生材料在科技领域中发挥着越来越重要的作用。
仿生材料学的研究现状及应用ppt课件
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.
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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
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, 避免了几何和物理方面的 突变, 层间结合大为改善, 据此提出 仿生纤维模型如图1b [川。实验表 明其压缩变形要比普通纤维高3 倍 以上。受其多层、渐变概念的启发, 为纤维增强金属基复合材料设计的 多层梯度界面模型是过渡层/ 阻挡 层/ 润湿层[6], 碳纤维/A l复合材料 实验结果表明, 其高温强度比未仿 生的高出5 倍以上.
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4.1.1 根据生物材料的优良特征 进行仿生研究
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。
生物仿生材料的研究及其应用前景
生物仿生材料的研究及其应用前景生物仿生材料，指的是借鉴生物学中的结构、形态、材料组成及其功能，构建仿生材料，使得其在形态、功能、效用、适应性上能够模拟、甚至超越生物体。
这种材料的研究和应用，在不同的领域展现出了巨大的潜力。
一、研究方向1. 材料基础研究生物界拥有丰富多样的生物材料，如贝壳、鱼鳞、羽毛等，这些材料的物理、化学、力学、光学等特性极其优异。
仿生学通过对这些生物材料的深入研究，理解其起源、形成和机制，进而提取其原理，并进一步设计和制造出性能优良的仿生材料。
2. 材料应用研究仿生材料在应用方面主要是材料设计、制备和应用的研究，它们分别作用于不同的领域。
尤其在医疗领域和航空航天领域，仿生材料因其优异的性能和广泛的应用领域而备受关注。
二、应用领域1. 医疗领域仿生材料在医学方面的研究和应用可以追溯到上个世纪70年代。
如今，生物仿生材料在医疗领域方面的应用越来越广泛，如人造骨、人造血、人工关节、人工心脏、人工皮肤等。
其中，人造骨是仿生材料研究的重要成果之一。
多种仿生材料已被成功开发用于矫形和骨缺损修复。
例如，利用仿生材料可以实现正常人类脊椎骨的仿真，将这些仿真骨植入患者体内，可使患者的脊椎功能得到恢复。
2. 航空航天领域航空航天领域对高性能、高强度、高可靠性的材料有着极高的需求，而仿生材料因其独特的材料性能和仿生学特性，在航空航天领域也得到了广泛的应用。
如鱼鳞皮这一仿生材料，与传统材料相比，其表面性能显著提高，具有典型的减阻、久润滑、防腐蚀、抗紫外线、防污染、自清洁等优点，因此在高速水下运动中具有广阔应用空间。
三、未来趋势1. 大数据随着计算机技术的迅速发展和电子产品的不断更新升级，大数据在各个领域的应用越来越广泛。
在仿生材料中，大数据可以用于分析和预测生物材料的特点和性能，也可以用于仿真设计材料的形态和性能，因此将大数据融入仿生材料的研究中，将具有重要的意义。
2. 新材料目前，随着复杂程度的不断提升，在现有材料的基础上，研究新的仿生材料，将是未来的一个重要发展方向。
生物仿生材料的研究现状及应用前景
生物仿生材料的研究现状及应用前景生物仿生材料的研究一直以来都是材料科学领域的重要热点。
生物仿生材料能够模拟自然界中的生物系统和结构，实现材料设计与制备的工程化。
这些材料在生物医学、航空航天、建筑、纺织等各个领域中都具有广泛的应用前景。
生物仿生材料的研究现状生物仿生材料的研究主要包括三个方面：结构仿生、功能仿生和材料制备。
结构仿生是指利用生物体内的具有特定形态结构的部位、组织和器官来设计和制备新型的材料结构。
例如，借鉴鱼鳞和虾壳的结构，设计出了复合材料，具有优异的机械性能和防弹性能，被广泛用于航空航天领域。
功能仿生是指借鉴生物体的各种功能机制来开发出新型的功能材料。
例如，蝴蝶的羽毛上覆盖着微米级的鳞片，通过调控这些鳞片的角度和颜色反射来实现抗紫外线和吸收水分的功能。
基于这一原理，科学家研制出了可以调控表面颜色的可擦写墨水和用于生产智能玻璃的高分子材料等。
材料制备是指通过仿生学原理，研究材料的自组装、自修复和自愈合能力，从而开发出能够自行组装、自我修复的新型材料。
例如，利用生物体内水凝胶自组装的特性，制备了糖胶和水凝胶材料，广泛应用于生物医学、生物传感和智能织物等领域。
生物仿生材料的应用前景生物仿生材料在各个领域中都有广泛的应用前景。
在医疗领域，生物仿生材料可以用于人体组织重建、生物反应器和生物检测等方面。
例如，利用仿生学原理制备的生物医用材料，可以用于人工心脏瓣膜、人工血管和骨骼替代材料等。
此外，生物仿生技术也可以通过生物反应器模拟人体内生理环境，以研究药物的生物作用机制和创新药物的开发。
最后，生物仿生材料还可以用于生物检测，例如通过仿生学原理研发的生物传感器可以实现对生物信号和环境指标的检测。
在航空航天领域，生物仿生材料可以用于制造先进的航空材料和太空服。
例如，在飞机制造过程中，仿生学原理可以用来改善机翼和螺旋桨的气动性能；而在太空服的设计中，仿生学原理可以用来制造轻便、柔性、保温性能良好的材料。
新型仿生材料的研究现状及未来发展
新型仿生材料的研究现状及未来发展随着科技的不断进步和人们对自然界的深入认识，仿生学逐渐成为了一个热门的领域。
仿生学最初的目的是通过模仿自然界的生物结构、生理功能等，来解决人类社会中存在的各种问题。
近年来，随着仿生学研究的深入，仿生材料作为具有广泛应用前景的一大类新型材料，也越来越受到人们的关注。
一、仿生材料的概念和分类仿生材料是指基于自然界现有生物结构、生理功能等特征所设计、制造的新型材料。
仿生材料可以分为三大类：生物仿生材料、机器仿生材料和智能仿生材料。
1、生物仿生材料生物仿生材料是基于生物细胞、组织或器官的材料，最具代表性的是仿生皮肤、仿生骨骼等生物组织工程材料。
2、机器仿生材料机器仿生材料是以机械结构或器件为基础的仿生材料，例如仿生鳞片、仿生涡轮、仿生飞行器等。
3、智能仿生材料智能仿生材料是基于生物神经系统的仿生材料，具有感知、判断和响应能力。
它们主要通过传感器、执行机构和控制系统实现感觉、处理和响应。
二、仿生材料的研究现状目前，仿生材料涉及到的领域非常广泛，包括生物医学工程、机器人学、航空航天、化学工程、材料加工等。
在这些领域中，仿生材料正在逐步取代传统材料，成为新型材料的代表。
1、仿生皮肤仿生皮肤是一个利用电场效应或其他电学特性来实现触觉感知和物体形态识别的人造表皮。
它最初应用于人机交互中，如机器人、智能手机，后来发展应用于智能医疗、救援、军事等领域。
仿生皮肤是仿生材料的代表之一，是目前应用最为广泛的仿生材料之一。
2、仿生骨骼仿生骨骼是利用聚合物、金属或陶瓷等材料制成的医用材料。
它可以用于人工修复或替代骨骼的快速生长，其最大的优点是可以避免一些传统的医疗手段的不适应性。
这种材料不仅在人工关节、人工骨等方面发挥了重要作用，而且在制造基于陀螺仪和惯导系统的高精度仪器上也有很好的应用。
三、仿生材料的未来发展随着仿生材料的研究不断深入，其未来发展前景值得期待。
1、生物仿生材料未来生物仿生材料的研究重点将从基础过渡到复杂结构仿生材料的制备。
仿生材料在医学领域的应用研究报告
仿生材料在医学领域的应用研究报告近年来，仿生材料作为一种新型材料，得到了医学领域广泛的应用。
它以其优良的生物相容性、生物降解性以及可调控的生物活性等特点，为医学研究和临床治疗带来了很多创新。
本报告将重点探讨仿生材料在医学领域中的应用，并对其未来发展进行展望。
一、仿生材料在人工器官领域的应用随着医疗技术的不断发展，仿生材料在人工器官领域的应用越来越广泛。
比如，仿生材料可以被用于制作人工血管、人工骨骼和人工皮肤等。
通过仿生材料制作的人工器官可以与人体组织兼容，具有较高的生物相容性，可以有效的补充和替代人体原有的功能。
二、仿生材料在修复与再生领域的应用另一个重要的应用领域是仿生材料在组织修复与再生中的应用。
仿生材料可以提供一种支撑结构，帮助创伤组织修复，并促进新的组织生长。
例如，一些仿生材料可以用于骨折修复、软组织再生和器官移植等。
此外，仿生材料还能够被制成微型植入材料，用于植入人体组织中，实现特定功能的修复与再生。
三、仿生材料在药物控释领域的应用仿生材料还可以用于药物控释领域，通过调节仿生材料的特定结构和属性，实现药物缓慢、持续释放。
这种控释系统可以提高药物治疗效果，减少药物副作用，并提高患者的治疗依从性。
目前，仿生材料已经被应用于控释多种药物，如抗生素、抗癌药物和激素等。
四、仿生材料在医学影像领域的应用随着医学影像技术的不断进步，仿生材料在医学影像领域越来越重要。
仿生材料可以被制成具有特殊信号的造影剂，用于增强医学影像的对比度和分辨率。
此外，仿生材料还能够制成生物相容的材料，用于制作医用超声探头和磁共振成像器等医学影像设备，提高医学影像的质量和效果。
五、仿生材料在可穿戴医疗器械领域的应用随着可穿戴医疗器械的快速发展，仿生材料也逐渐成为该领域的重要组成部分。
由于仿生材料具有良好的弹性和柔韧性，可以与人体接触时产生舒适感，因此被广泛应用于可穿戴医疗设备的制作中。
例如，可以将仿生材料用于制作血压计、心电图仪和智能医疗床等设备，为患者提供个性化的医疗监护。
仿生材料的研究及应用前景
科技馆讲解模式的创新性探讨随着科技的不断发展，科技馆作为科普知识的重要传播平台，起着越来越重要的作用。
在科技馆中，讲解员扮演着极为重要的角色，他们的讲解质量直接关系到观众对科技知识的了解和接受程度。
如何创新科技馆的讲解模式，提高科普知识传播的效率和质量，成为了科技馆工作者们关注的焦点之一。
本文将对科技馆讲解模式的创新性探讨进行详细分析和讨论。
首先我们来看看传统的科技馆讲解模式。
传统的科技馆讲解模式通常是由讲解员引导观众参观展品，并进行一些文字说明，介绍展品的原理和应用。
这种讲解模式简单明了，适合一般性的科技馆观众。
但在面对一些专业性较强的展品和内容时，则显得力不从心，无法深入讲解。
这种讲解模式也缺乏互动性，观众的参与度不高，容易产生疲劳感，影响科普知识的传播效果。
针对传统讲解模式的不足，一些科技馆开始尝试创新，引入了互动式讲解模式。
互动式讲解模式主要是通过交互式展品和虚拟实境技术，让观众参与到科技知识的传播中来。
这种讲解模式强调观众的互动体验，通过触摸、体验等方式激发观众的学习兴趣和参与度。
在一些科技馆的展厅里，观众可以通过VR眼镜参与到虚拟实境的科技体验中，或者通过触摸屏互动展品进行自主学习。
这种讲解模式能够更直观地向观众展示科技原理，提高观众的参与度和学习效果。
除了互动式讲解模式，一些科技馆还尝试引入多媒体讲解模式。
多媒体讲解模式通过结合影像、声音、文字等多种媒介形式，对科技知识进行全方位的展示和讲解。
通过多媒体设备，如投影仪、LED触摸屏等，科技馆能够呈现更加生动、直观的科技知识展示，让观众沉浸更容易理解和接受科技知识。
与传统的口头讲解相比，多媒体讲解模式更具吸引力和趣味性，能够更好地吸引观众的注意力，提高科普知识的传播效果。
科技馆讲解模式的创新主要体现在提高观众参与度和互动性上。
通过引入互动式、多媒体和沉浸式等讲解模式，科技馆能够更好地激发观众的学习兴趣，提高科普知识传播的效果。
尽管这些创新讲解模式在提高科普知识传播效果上有一定的作用，但也面临着一些挑战和问题。
仿生学的研究进展及其应用前景
仿生学的研究进展及其应用前景伴随科学技术的迅猛发展，人们对自然界各种奇妙生物、构造的深入研究和模仿已经成为一种重要的科学研究方向。
这便是仿生学，它是从生物学、材料科学、机械工程、信息科学等各个领域综合而来的一门学科。
仿生学以“模仿生物、提取先进的生物机能与理念、为人类服务”为基本理念，通过研究各种生物构造、机能、行为方式和思维规律等，进而创造新的材料、器件和系统等。
近年来，仿生学的研究进展有目共睹，特别是在材料、机器人、医药等领域都有广泛应用前景。
一、仿生材料仿生材料是仿生学领域研究的一个重要分支，它主要以生物材料构造和机能为研究对象，通过模仿和设计，制造出具有类似生物材料功能的新材料。
例如，仿生材料中的自愈材料，就是模仿某些昆虫和植物自我修复的机能，研制出一种无需外力干预，自动修补材料的新型材料。
另外，仿生材料还可以模仿如树木、蜥蜴皮肤、贝壳等的机能和特点，创造出一些具有超高强度、超弹性、超防水、超耐磨性等突出特点的新材料。
二、仿生机器人仿生机器人是仿生学中的另一个热点领域，主要研究如何从生物体中汲取灵感，创造出更加先进的机器人。
仿生机器人的研发有广泛的应用前景，例如仿生机器人能够在各种恶劣环境中进行作业，成为解决某些特殊问题的利器。
此外，仿生机器人还可以在军事、医疗、航空等领域中扮演重要角色。
三、仿生医学仿生医学是仿生学领域中和人类生命健康密切相关的领域，主要研究如何从生物体中提取灵感，研究和开发新型生物医学器械、药物、诊疗手段等。
在这个领域，仿生学的研究成果已经得到了广泛的应用。
例如，仿生医学领域研制的人工心脏和机械手臂等器械，可以帮助患者恢复或增强人体功能；仿生药物的研发可以提高药物的效率和减少不良反应；仿生诊疗手段可以提高诊疗的准确性和治疗效果。
可以预见，仿生医学在未来会为医学和医生带来更多的帮助和突破。
总之，仿生学是当前各项技术和学科交叉融合应用的体现，其研究成果已经深度渗透到生活、工业、医疗、军事、航空等多个领域，影响着人类的生产生活方式和发展方向。
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仿生材料的研究现状及应用1.研究背景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。
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。
从材料的角度来研究生物体的规律，进行仿生设计，为新材料的设计和制备开辟了新的途径。
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、矿物学、化学等众多学科的研究热点，并在各领域取得了一定的进展。
这一切充分说明仿生材料这门年轻学科正在成熟，其广阔的研究和应用前景不可估量。
2.国内外研究现状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。
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。
而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。
3。
仿生材料相关介绍3。
1仿生材料学定义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。
仿生学在材料科学中的分支称为仿生材料学(biomimetic materials science) , 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。
地球上所有生物体都是由无机和有机材料组合而成。
由糖、蛋白质、矿物质、水等基本元素有机组合在一起, 形成了具有特定功能的生物复合材料。
仿生设计不仅要模拟生物对象的结构, 更要模拟其功能。
将材料科学、生命科学、仿生学相结合, 对于推动材料科学的发展具有重大意义。
自然进化使得生物材料具有最合理、最优化的宏观、细观、微观结构, 并且具有自适应性和自愈合能力。
在比强度、比刚度与韧性等综合性能上都是最佳的。
3。
2仿生材料化学著名的生物矿化和仿生纳米材料学家, 英国Bristol 大学S。
Mann 教授在2002 年美国Gordon 会议上有一个题为“基质诱导成核: 一个矿化过程的介观现象?”的精彩报告。
报告指出, 生物矿物通常在有机的模板如大分子框架、脂膜或细胞壁表面合成。
因此, 第一需要理解生物源的矿物生长和形态发生,例如, 磷酸钙、碳酸钙和氧化硅如何在有机分子和有机表面存在时发生沉积过程。
第二, 利用生物结构和系统, 在实验室内模拟矿化过程, 从而在有机组分如病毒和细胞内合成无机材料, 这将是仿生材料合成最主要的推动力。
第三, 生物矿物的力学性质的研究, 为具有高的断裂韧性和强度的人工骨等人工合成材料的制备提供方法。
3。
3 仿生制备仿生制备是近年来新的研究课题。
最早的尝试是材料的成分仿生。
天然硬组织很少由纯的无机矿物构建, 几乎所有优异的生物矿化材料都采取了有机分子调控无机相生长的策略。
因此, 生物材料专家开始考虑如何将性能完全不同的有机相与无机相结合起来, 制备具有优异力学性能, 甚至具有天然材料分级结构。
仿生制备不仅仅是一个材料学问题, 它的发展最终成为一个涉及分子生物学、细胞学、疾病医学和组织工程材料学、化学、生物力学的新的交叉学科。
Rodan G A ,M artin T J。
Therapeut ic app roaches to bone diseases [J ]。
S cience, 2000, 289 (5484) : 1508 1514。
和Teitelbaum S L。
Bone reso rp tion by o steoclasts [J ]。
S cience,2000, 289 (5598) : 1504 1508。
这两篇文章发表了骨的重构与修复专辑, 讨论骨的细胞、分子生物学和组织工程构建问题, 以及如何进行骨骼疾病的治疗。
来自材料科学、生命科学, 以及医学、化学、物理和其他工程学科的专家共同合作、协同攻关的现象已经越来越普遍。
3。
4仿生材料设计（仿生陶瓷材料）陶瓷材料的脆性和增韧一直是研究的热点问题之一，也是陶瓷材料得到广泛应用的关键问题之一。
现在人们提出长纤维或晶须增韧补强、颗粒弥散强化、相变增韧等多项强韧化措施，也取得了积极的成果，但是这些措施很有限，没有从本质上解决陶瓷材料的脆性问题。
贝壳珍珠层通过简单组成和复杂结构的精妙组合获得了优良的综合性能在珍珠层中，报石含量为99 ，以蛋白质为主的有机质不到1%。
正是这些有机质将不同尺寸的报石晶片按特殊的层状结构构成了这种复合材料，其断裂韧性比纯报石高出3000倍以上。
由此得到启发，可以用简单的成分进行复杂的结构组合，改变以前复杂成分简单结构的设计思想，这样更可以提高材料的性能。
陶瓷材料的这种仿生结构设计，在很大程度上能改善陶瓷材料的脆性本质，为陶瓷材料的强韧化提供了一条崭新的研究和设计思路。
设计时可以考虑:①简单组成，复杂结构;②引人弱界面层，使裂纹在弱界面层中消耗大量的断裂能;③采用非均质设计，精细结构。
黄勇等用基体陶瓷层(如四氮化三硅)模拟报石晶片，弱界面层(氮化硼)模拟有机质层制备的纤维独石结构陶瓷的断裂韧性高达24 MPa耐断裂功高达4000 J/m2以上。
根据对珍珠层进一步的研究，我国学者还设计了从芳纶纤维增强环氧树脂叠层仿珍珠层复合材料。
材料弯曲实验表明，这种仿珍珠层结构的断裂功比对应的陶瓷提高了两个数量级采用生物矿化的原理制造陶瓷薄膜涂层可以有效地克服传统薄膜制造技术的弱点，生物陶瓷材料均是在常温常压下形成，且对晶体结构粒径、形态及晶体学定向进行严格的控制。
目前这种仿生陶瓷薄膜涂层制造技术已成为仿生材料工程的重要研究方向之一。
另外有机大分子调制技术的出现，为生物陶瓷的制备和性能优化提供了极好的途径，同时为解决陶瓷脆性问题提供了新思路，并可能导致材料设计和制备领域的一次革命。
3。
5 先进的制造装配技术——分子自组装与人工合成生物材料相比, 自然界广泛存在的天然生物材料常常具有人工材料无可比拟的优越性能。
例如: 迄今为止再高明的材料学家也做不出具有高强度和高韧性的动物牙釉质, 海洋生物能长出色彩斑斓、坚固又不被海水腐蚀的贝壳, 天然骨具有高度复杂的多级结构。
事实上, 漫长的生命演化过程可以看作是一个分子进化、分子自组装进化和作为动植物机体的基石天然生物材料的长期选择、更新和自我优化的过程。
因此, 许多天然生物材料内部结构之精细, 有机和无机分子间相互组装所形成的多级结构之巧妙,能在无机和有机两种组分的性质有极大差别的情况下组建出具有特定功能又非常可靠的界面。
如此等等, 都是对当今材料科学与工程的挑战。
目前已有一些学者采用分子自组装方法仿生制备功能材料。
4.材料仿生的智能化自组装就是近年来发展起来的借鉴于生物学现象及其原理的新科学领域, 是一种普遍存在于生命体系中的现象。
大量复杂的、具有生物学功能的超分子系统(蛋白质、核酸、生物膜、脂质体等) 正是通过分子自组装形成的。
目前已有用生物分子将纳米晶和纳米管装配起来的研究。
总的来说, 目前国际上关于自组装方面的工作主要有3 个基本类型:（1)以自组装的单分子层( self2assem b lymono layer) 为代表的界面自组装, 包括SAM、L 2B薄膜、L ISA 以及软印刷术等。
（2)以亲水疏水相互作用为主的三维超分子组装体。
令它们具有相连的位置, 以便聚集起来形成更大的集合体, 然后使这些集合体结晶或用来形成部分指定的片段。
当集合体能被设计出来聚集并形成特定的超分子结构时, 纳米大小组织的控制即已达到最高水平。
（3)主体客体模板组装。
应当着重指出的是DNA 指导下的组装是一种有潜力的纳米装配。
最新一代通过电场控制的活性DNA 阵列(nanogen) 可能会用于纳米制作。
这些活性的微电子装置能够将生物大分子(DNA、RNA、p ro tein s、enzym es)、纳米尺度、细胞及微米尺度粒子输运到装置表面的实验场所。
当DNA 杂化反应进行时, 这些装置能够在电场下指导DNA 分子在芯片的特殊位点上自组装。
这部分研究正逐渐成为自组装领域的热门课题。
随着生命科学的发展, 人们对生物体的认识进一步深化。
生物体中细胞能分泌出特有的细胞外基质。
它们是蛋白质和糖胺聚糖构建的物理、化学交联网络。
细胞与细胞外物质组成一个物质、能量和信息传递的开放体系, 构成要素间存在多重相互作用。
人们发现了一种新的功能, 即对环境刺激的高度非线性响应。
这种响应性源于相互作用的高度协同。
深入了解生物大分子的协同相互作用, 模仿其协同行为来构思生物医用材料, 可使材料具有所期望的宿主响应, 即实现智能化。
材料作为生物医用的重要价值早已为人所知。
但是过去的生物医用材料可以说是被动式的, 例如人工骨绝大部分都是选用现成的材料(金属、陶瓷、高分子) 植入人体内的, 其原始用途并不是专为医用开发的。
20 世纪80 年代末提出的组织工程(t issueengineering) 将现代生物医用材料发展到一种全新的层次, 它是专门为医用而设计和研制的, 又是以生物降解为基础, 具有从纳米到宏观的分级结构, 而且常常要嫁入生长因子和细胞繁殖。
从根本上来讲, 这些材料的成分、性质、结构都是全新的, 从微观开始就实现了材料和生物两个学科的结合。
目前组织工程不但在生物硬组织, 而且在皮肤、神经、血管等多种软组织, 甚至某些生物器官方面取得长足进展。
近年来, 除材料与细胞、生长因子结合外, 更发展到材料与DNA 的结合。
生物医用材料对社会和人类带来的巨大贡献和对人民生活健康的重要意义是不言而喻的。
它所带来的巨大经济产业已经占了很重要的地位。
从另一角度, 生命科学的快速发展对材料科学也带来巨大的启发和推动。
生物是最好的材料设计师, 是最好的材料加工厂。
生物采用最普通的原料(C、H、O、Ca、P 等) , 在室温下, 以“自下而上”(bo t tom -up ) 的自组装方式把一个个分子组成了多级别的超分子结构。
不论在结构、制备方式或是使用性能上都是非常完善的, 其间的奥妙远远没有被人揭示出来。
1988 年人们发明了自组装单层分子膜技术(SAM ) , 它构成了以有机高分子为模板并在其上形成无机化合物结晶的有机和无机链接方式。