仿生材料课件

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。,仿生材料,天然生物材料,如结构蛋白、生物软组织、生物复合纤维及生物矿物等。,人造生物医用材料,包括一些人造器官、人体植入材料、组织工程材料等。,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。,三、仿生材料应用实例1、中科院化学所高分子物理与化学实验室的科研人员受贻贝和荷叶的启发，将海洋附着生物的强粘附特性与荷叶表面微纳多级结构结合，发展了一种利用具有贻贝粘附蛋白仿生结构的多巴胺修饰微粒表面，进而制备微纳多级结构超疏水颗粒的通用制备方法。同时，还首次发现所包覆的油相能在水下自发形成珠滴并稳定存在几个月以上，这种新型水下珠滴在微反应器和传感器方面有潜在的应用。,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。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。,3、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。,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！,鱼鳃,四、无机材料的仿生合成实例1、仿生合成SiO2分子筛的基本原理,微乳液模板,模板：水包油型乳浊液合成：仿生合成多孔SiO2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：己烷所得中空多孔球直径：110m,2、薄膜和涂层的合成,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,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,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。,四、仿生合成材料的应用前景,材料的发展趋势是复合化、智能化、能动化、环境化,而仿生材料具有这几方面的特征。仿生材料学的发展和成果将影响到社会的各个角落,不仅为人体器官的置换和生物体系统的人为改良带来变革,而且将使材料的制备及应用产生革命性的进步,如利用生物合