發(fā)布時(shí)間：2022-03-21所屬分類(lèi)：農(nóng)業(yè)論文瀏覽：1次
摘 要： 【摘要】 仿生材料學(xué)以闡明生物體材料結(jié)構(gòu)與形成過(guò)程為目標(biāo) ,用生物材料的觀點(diǎn)來(lái)思考人工材料 ,從生物功能的角度來(lái)考慮材料的設(shè)計(jì)與制作。 仿生材料的當(dāng)前研究熱點(diǎn)包括貝殼仿生材料、蜘蛛絲仿生材料、骨骼仿生材料、納米仿生材料等 ,它們具有各自特殊的微結(jié)構(gòu)特征、組
【摘要】 仿生材料學(xué)以闡明生物體材料結(jié)構(gòu)與形成過(guò)程為目標(biāo) ,用生物材料的觀點(diǎn)來(lái)思考人工材料 ,從生物功能的角度來(lái)考慮材料的設(shè)計(jì)與制作。 仿生材料的當(dāng)前研究熱點(diǎn)包括貝殼仿生材料、蜘蛛絲仿生材料、骨骼仿生材料、納米仿生材料等 ,它們具有各自特殊的微結(jié)構(gòu)特征、組裝方式及生物力學(xué)特性。 仿生材料正向著復(fù)合化、智能化、能動(dòng)化、環(huán)境化的趨勢(shì)發(fā)展 ,給材料的制備及應(yīng)用帶來(lái)革命性進(jìn)步。
關(guān)鍵詞: 仿生 材料學(xué) 綜述
引言
天然生物材料大都具有微觀復(fù)合、宏觀完美的結(jié)構(gòu)。在現(xiàn)代生活的各個(gè)領(lǐng)域 ,仿生學(xué)和仿生材料學(xué)都發(fā)揮著巨大的作用。 人類(lèi)社會(huì)文明的發(fā)展和材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展緊密相關(guān)。 用于社會(huì)生產(chǎn)的材料每一次重大革新和進(jìn)步都使人類(lèi)社會(huì)文明向前發(fā)展一步。生命科學(xué)與材料科學(xué)相融合 ,啟迪人們從生命科學(xué)的柔性和廣闊視角思考材料科學(xué)與工程問(wèn)題。 以經(jīng)過(guò)億萬(wàn)年進(jìn)化形成的生物體為極限目標(biāo) ,在不同層次和水平上仿生 ,才可能有效解決“材料 - 生物體”界面的接口問(wèn)題 ,使材料制備節(jié)省能源和資源 , 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)智能化、環(huán)境友好化和高效化。材料科學(xué)與生命科學(xué)融合 ,涵蓋了許多核心科學(xué)問(wèn)題 ,包括材料系統(tǒng)的開(kāi)放;能量、物質(zhì)和信息的傳輸和交換;材料與生物體的相容性;材料與生物體復(fù)合體系的階層結(jié)構(gòu)與功能構(gòu)建;生物大分子相互作用對(duì)細(xì)胞行為控制介導(dǎo)與材料設(shè)計(jì);轉(zhuǎn)基因植物與材料制備等。這些科學(xué)問(wèn)題的研究進(jìn)展 ,將為材料科學(xué)的發(fā)展提供新機(jī)遇 ,并且孕育著新理論、新材料與新技術(shù)的誕生 [1 ] 。
1 仿生材料學(xué)定義
仿生材料是指模仿生物的各種特點(diǎn)或特性而研制開(kāi)發(fā)的材料。 通常把仿照生命系統(tǒng)的運(yùn)行模式和生物材料的結(jié)構(gòu)規(guī)律而設(shè)計(jì)制造的人工材料稱為仿生材料。 仿生學(xué)在材料科學(xué)中的分支稱為仿生材料學(xué) ( biomimetic ma terials science) ,它是指從分子水平上研究生物材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、構(gòu)效關(guān)系 ,進(jìn)而研發(fā)出類(lèi)似或優(yōu)于原生物材料的一門(mén)新興學(xué)科 ,是化學(xué)、材料學(xué)、生物學(xué)、物理學(xué)等學(xué)科的交叉 [2 ]。 地球上所有生物體都是由無(wú)機(jī)和有機(jī)材料組合而成。由糖、蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)、水等基本元素有機(jī)組合在一起 ,形成了具有特定功能的生物復(fù)合材料。
仿生設(shè)計(jì)不僅要模擬生物對(duì)象的結(jié)構(gòu) ,更要模擬其功能。將材料科學(xué)、生命科學(xué)、仿生學(xué)相結(jié)合 ,對(duì)于推動(dòng)材料科學(xué)的發(fā)展具有重大意義。 自然進(jìn)化使得生物材料具有最合理、最優(yōu)化的宏觀、細(xì)觀、微觀結(jié)構(gòu) ,并且具有自適應(yīng)性和自愈合能力。 在比強(qiáng)度、比剛度與韌性等綜合性能上都是最佳的[ 3]。
2 仿生材料學(xué)的研究?jī)?nèi)容
生物材料具有多種優(yōu)良特征 ,如復(fù)合特征、功能適應(yīng)性、自愈合與自我復(fù)制功能、合成技術(shù)、多功能性、防粘減阻與疏水功能等 [4～ 5 ] ,因此成為仿生材料學(xué)的研究熱點(diǎn)。 包括: ①生物材料的物理和化學(xué)分析 ,以便更好地理解其結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和性能。②直接模仿生物體進(jìn)行的材料制備與開(kāi)發(fā)。 ③利用生物加工技術(shù)制備材料的力學(xué)行為分析。④在模仿過(guò)程中 ,以所得到的結(jié)構(gòu)、化學(xué)等新概念 ,進(jìn)行新型合成材料的設(shè)計(jì)。⑤仿生材料和結(jié)構(gòu)在新領(lǐng)域中的應(yīng)用 ,如在機(jī)器人和航空結(jié)構(gòu)等方面。 ⑥在生物的結(jié)構(gòu)力學(xué)分析指導(dǎo)下 ,對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化。⑦分析生物材料及結(jié)構(gòu)在進(jìn)化過(guò)程中設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。 ⑧模仿生物體進(jìn)行的某些系統(tǒng)的開(kāi)發(fā) ,如超靈敏度機(jī)械接受器等[6 ]。 因此 ,仿生材料學(xué)是以闡明生物體的材料結(jié)構(gòu)與形成過(guò)程為目標(biāo) ,用生物材料的觀點(diǎn)來(lái)思考人工材料 ,從生物功能的角度來(lái)考慮材料的設(shè)計(jì)與制作 [4, 7 ]。
3 仿生材料學(xué)的當(dāng)前研究熱點(diǎn)
3. 1 貝殼結(jié)構(gòu)及其仿生材料
3. 1. 1 貝殼結(jié)構(gòu)特征
珍珠層屬天然復(fù)合材料 ,其中 95% (體積分?jǐn)?shù) ) 是片狀文石 ,其余 5%是蛋白質(zhì)- 多糖基體。 這些文石片交錯(cuò)排列成層 ,文石間填充著有機(jī)基體。單個(gè)文石晶片是微米級(jí)的單晶 ,其間嵌合有孿晶和非晶區(qū)。珍珠層中的文石晶體 C 軸取向一致 ,與珍珠層層面垂直 [8 ]。根據(jù)珍珠層中文石板片的排列方式 ,通常將其分為砌磚型 ( brick-w all) 和堆垛型 ( co lumna rstack) 2類(lèi)。 砌磚型結(jié)構(gòu)主要存在于雙殼類(lèi)中 ,其生長(zhǎng)面呈現(xiàn)疊瓦狀排列 ,微層以類(lèi)似階梯的方式重疊 , 新生晶體沉積在步階的邊緣 ,通過(guò)橫向延伸與微層聚合;在縱斷面上 ,文石板片的軸心呈無(wú)規(guī)則排列狀態(tài)。堆垛型結(jié)構(gòu)主要存在于腹足類(lèi)中 ,在生長(zhǎng)處呈現(xiàn)均勻排列的堆垛狀結(jié)構(gòu) ,新生晶體沉積在堆垛的頂端。 由于不同微層的晶體在橫向上的生長(zhǎng)速度近似相等 ,使得堆垛保持了錐形形貌。 在同一堆垛中 ,縱向相鄰的文石板片中心位置基本一致 ,僅在水平方向上有 20～ 100 nm的偏置 ,與有機(jī)基質(zhì)層中微孔的偏移相對(duì)應(yīng) [9 ] 。
3. 1. 2 仿貝殼珍珠層的復(fù)合材料
珍珠層文石晶體與有機(jī)基質(zhì)的交替疊層排列方式是其高韌性的關(guān)鍵所在 ,根據(jù)這一原理把 SiC薄片涂以石墨膠體 ,沉積燒結(jié)成復(fù)合疊層材料 ,該材料的破 裂韌 性 有了 極 大提 高 , 破裂 功 提高 了 約 100倍 [10 ]。采用疊層熱壓成型制備的 SiC /Al增韌復(fù)合材料 ,其斷裂韌性比無(wú)機(jī) SiC提高了 2～ 5倍 ;制備的 Si3N4 /BN 疊 層 復(fù) 合 材 料 , 其 破 裂 韌 性 達(dá) 28 M Pa· m 1 /2 ,破裂功超過(guò) 4 k J/m 2 [ 11] 。 Jackso n等在研究 TiN /Pt疊層微組裝材料時(shí)發(fā)現(xiàn)合成材料的硬度和韌性取決于 TiN和 Pt層的厚度 ,一定的 TiN 和 Pt層厚度將會(huì)使材料的硬度和韌性得到最佳結(jié)合。 這樣的材料不僅可以具有陶瓷材料的強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性 ,又具有金屬材料的抗沖擊能力。當(dāng)單層膜厚度達(dá)到納米級(jí)時(shí) ,有可能發(fā)生特殊的尺寸效應(yīng) ,這是一個(gè)非常值得深入追蹤的領(lǐng)域。利用這一特點(diǎn) ,可以開(kāi)發(fā)出新型的超硬材料 ,在減摩、耐磨等方面加以應(yīng)用。目前在納米多層膜的研究中 ,一方面是更廣泛地探索不同材料間的納米組合 ,以尋求穩(wěn)定的具有超硬效應(yīng)的材料系統(tǒng);另一方面也開(kāi)展相應(yīng)的理論研究 ,以增進(jìn)對(duì)超硬現(xiàn)象的物理本質(zhì)的認(rèn)識(shí) [12 ]。
3. 2 蜘蛛絲結(jié)構(gòu)及其仿生材料
3. 2. 1 蜘蛛絲的結(jié)構(gòu)與性能
蜘蛛絲具有極好的機(jī)械強(qiáng)度 ,其強(qiáng)度遠(yuǎn)高于蠶絲、滌綸等 ,剛性和強(qiáng)度低于 KEV LAR和鋼材 ,但其斷裂能位于各纖維之首 ,高于 KEV LAR和鋼材。與人造纖維相比 ,蜘蛛產(chǎn)生纖維的過(guò)程和纖維本身對(duì)人類(lèi)和環(huán)境都是友好的;蜘蛛絲還具有高彈性、高柔韌性和較高的干濕模量 ,是人們已知的世界上性能最優(yōu)良的纖維。 此外 ,蜘蛛絲還具有信息傳導(dǎo)、反射紫外線等功能。蜘蛛絲的組成單元均為甘氨酸、丙氨酸和絲氨酸 [13 ] 。 與蠶絲相比 ,蜘蛛絲中含有較多的谷氨酸、脯氨酸等。在蜘蛛絲中含結(jié)晶區(qū)和非結(jié)晶區(qū) ,結(jié)晶度為蠶絲的 55% ～ 60%。結(jié)晶區(qū)主要有聚丙氨酸鏈段 ,為β 折疊鏈。 非結(jié)晶區(qū)由甘氨酸、丙氨酸以外的氨基酸組成 ,大多呈β 螺旋結(jié)構(gòu) [14 ] 。
3. 2. 2 蜘蛛絲仿生材料
蜘蛛絲的結(jié)晶區(qū)與非結(jié)晶區(qū)的結(jié)構(gòu)給予人們啟示。 Co rnell大學(xué)的學(xué)者發(fā)現(xiàn) ,組成蜘蛛絲氨基酸的甘氨酸和丙氨酸與蜘蛛絲的強(qiáng)度有關(guān) ,蜘蛛絲的堅(jiān)韌性使其適合于做高級(jí)防彈衣。 現(xiàn)在防彈衣是用 13層 KELV ARⅡ 制成的 ,但是蜘蛛絲的堅(jiān)韌性是 KELV ARⅡ 的 3倍 ,蜘蛛絲的強(qiáng)度至少是鋼的 5倍 , 彈性為尼龍的 2倍。蜘蛛絲是在常溫常壓下 ,在水中形成的不溶性蛋白質(zhì)纖維束 ,而且強(qiáng)度極高。防彈衣是在高溫下 ,利用硫酸作為溶酶制成的。 1997年 Dupont( Canada)公司已分別在大腸桿菌和酵母中發(fā)現(xiàn)了蜘蛛絲蛋白質(zhì)。同年測(cè)得蜘蛛絲完整的基因 , 并在大腸桿菌發(fā)酵罐生產(chǎn) ,達(dá)到每噸培養(yǎng)液產(chǎn)出數(shù)千克蜘蛛絲蛋白 [15 ] 。而 Tirrel等利用 DN A重組技術(shù)合成蜘蛛絲 ,并克隆了一個(gè)特異的基因 ,導(dǎo)入細(xì)菌中合成了蜘蛛絲蛋白質(zhì) [13 ]。具備蜘蛛絲特征結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)應(yīng)具備與蜘蛛絲相近的力學(xué)性能。 Dupo nt ( Canada)公司發(fā)現(xiàn)山羊乳液中所含的奶蛋白同蜘蛛絲蛋白生產(chǎn)模式相同 ,他們將蜘蛛絲蛋白質(zhì)生產(chǎn)的基因移植到山羊的乳腺細(xì)胞中 ,從山羊的乳液中提取類(lèi)似蜘蛛絲的可溶性蛋白 ,研制出模仿蜘蛛吐絲的最新技術(shù) ,開(kāi)發(fā)出新一代動(dòng)物纖維 ,被譽(yù)為生物鋼材[16 ]。
3. 3 骨骼結(jié)構(gòu)及其仿生材料
3. 3. 1 動(dòng)物骨骼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及生物學(xué)性能
骨由Ⅰ 型膠原纖維、碳羥磷灰石和水組成 ,三者在骨中所占的質(zhì)量比例隨動(dòng)物種類(lèi)及年齡不同而不同 ,對(duì)于正常成年哺乳動(dòng)物分別為 65%、 24%和 10% 左右[ 17]。 羥磷灰石晶體都是板型 ,平均長(zhǎng)度和寬度分別為 50 nm和 25 nm,晶體極薄 ,一般為 1. 5(礦化腱 )～ 4. 0 nm(某些成熟骨 )。 板狀晶體位于膠原纖維的孔隙區(qū)域 ,成同心圓排列 , TEM 研究表明板狀晶體的c軸與膠原纖維的長(zhǎng)軸呈平行排列 ,晶體a 軸垂直于膠原纖維的長(zhǎng)軸 [18 ]。
3. 3. 2 仿生骨材料的研究現(xiàn)狀
材料學(xué)、生物學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程及臨床醫(yī)學(xué)交叉形成骨組織工程學(xué) ( bo ne tissue engineering )。 制備出了其組成、微細(xì)結(jié)構(gòu)、生理功能與人體骨組織非常接近的組織工程化人工骨 [19 ] 。將具有成骨或軟骨潛能的細(xì)胞誘導(dǎo)分化、增殖 ,種植到可生物降解的支架材料上 ,形成組織工程化人工骨及修復(fù)骨缺損的過(guò)程 ,試圖結(jié)束醫(yī)用生物材料在人體中作為宿主異體存在的歷史 ,使骨缺損的修復(fù)達(dá)到理想的水平 [20 ]。
相關(guān)期刊推薦：《農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)》是由中國(guó)科協(xié)主管、中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)會(huì)和中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院主辦的唯一綜合性學(xué)術(shù)期刊, 農(nóng)業(yè)工程類(lèi)中文核心期刊。專業(yè)范圍：農(nóng)業(yè)裝備、農(nóng)業(yè)工程、農(nóng)用能源動(dòng)力和車(chē)輛工程、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化與環(huán)境控制工程、農(nóng)產(chǎn)品及食品加工工程、農(nóng)機(jī)化研究以及有關(guān)邊緣學(xué)科的基礎(chǔ)理論、設(shè)計(jì)制造、材料工藝、測(cè)試儀器與手段的綜合性論述、研究成果、發(fā)展動(dòng)向研究等。
利用珊瑚作為 M SC或新鮮骨髓 ( FBM )的轉(zhuǎn)載體 ,可用于羊骨的大缺損修復(fù)。組織工程化人工骨在經(jīng)歷形態(tài)發(fā)生、再皮質(zhì)化后 ,與成熟的片狀皮質(zhì)骨形成髓管 ,其中 43% 術(shù)后四肢愈合 [21 ]。 以 Ca ( OH) 2、 H3 PO4 和豬去末端膠元 ( Col)共沉淀制備 HA /Col 生物復(fù)合材料 ,其自組裝納米結(jié)構(gòu)類(lèi)似于骨 ,復(fù)合材料坯料經(jīng) 200 M Pa等靜壓的壓制制成 HA /Co l復(fù)合材料 ,其彎曲強(qiáng)度約為 40 M Pa,模量為 2. 5 GPa,達(dá)到自體皮質(zhì)骨水平 [22 ]。
殼聚糖及其衍生物在體內(nèi)不積累 ,無(wú)免疫原性 , 可作為骨缺損的填充材料以及軟骨和骨組織工程支架材料。 利用殼聚糖 - 明膠網(wǎng)絡(luò)水凝膠中的水作為制孔劑 ,將 HA與殼聚糖 - 明膠網(wǎng)絡(luò)復(fù)合 ,以凍干法制備的復(fù)合材料多孔支架用于鼠顱蓋成骨細(xì)胞培養(yǎng) ,細(xì)胞粘附增殖且分泌Ⅰ 型膠原 , 21 d 形成類(lèi)骨質(zhì)。 顏永年等采用納米晶 HA-膠原復(fù)合材料以及骨生長(zhǎng)因子為成形原料 ,以多噴頭快速噴射成形技術(shù)制備出一種非均質(zhì)、多孔的人工骨 ,用于兔橈骨缺損的修復(fù) [23 ]。 Landers等采用 3D繪圖快速成形技術(shù)制備凝膠多孔支架 ,通過(guò)對(duì) CT或磁共振掃描人體獲得的影像進(jìn)行層面處理構(gòu)造出三維模型 ,根據(jù)不同病人的要求量身定做 ,具有快速和柔性化的特點(diǎn)[24 ]。
3. 4 納米仿生材料
核酸與蛋白質(zhì)是執(zhí)行生命功能的重要納米成分 ,是最好的天然生物納米材料。這些成分相互作用編織了一個(gè)復(fù)雜的、完美的生物世界。生物納米材料可分為 4類(lèi): ①天然納米材料。②生物仿生與人工合成的納米材料。 ③智能納米復(fù)合材料。 ④合成的納米材料與活細(xì)胞形成的復(fù)合材料或組織工程納米材料。納米材料問(wèn)世以后 ,仿生材料研究的熱點(diǎn)已開(kāi)始轉(zhuǎn)向納米仿生材料 ,這是因?yàn)樽匀唤鐒?dòng)物的筋、牙齒、軟骨、皮、骨骼、昆蟲(chóng)表皮等都是納米復(fù)合材料。模仿自然界生物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ,研制人造骨、關(guān)節(jié)、血管 , 要解決以下幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題: ①選擇具有良好柔性的基體。 ②在基體中原位沉淀高強(qiáng)度的納米或亞微米的粒子 ,并控制粒子取向和形狀 ,長(zhǎng)形的片狀粒子在基體中有取向的垛堆最好。③沉淀粒子與基體之間、整個(gè)復(fù)合材料與生物體之間要有良好的相容性 [ 25] 。
很多納米材料 ,如納米粒子、納米管、核酸、納米多肽等具有巨大的臨床應(yīng)用潛力。 納米材料在臨床應(yīng)用的一個(gè)主要問(wèn)題是這些材料能否被機(jī)體免疫系統(tǒng)接受。隨著越來(lái)越多的納米設(shè)備被制造 ,從根本上理解納米材料與免疫網(wǎng)絡(luò)之間的相互作用越來(lái)越重要。據(jù)報(bào)道 ,帶有 18nm直徑孔的生物膜能夠保護(hù)被包裹的細(xì)胞或組織避開(kāi)機(jī)體免疫反應(yīng) ,這對(duì)特殊納米材料的設(shè)計(jì)制造具有潛在的指導(dǎo)意義[ 26]。
生物兼容性是指控制與生物組織相接觸的材料行為的一系列復(fù)雜的理化與生物學(xué)反應(yīng)過(guò)程 ,包括生物材料的表面化學(xué)與形態(tài)特征以及吸收漿蛋白的圖 像。 構(gòu)建 生 物 兼 容 性 表 面非 常 重 要 , 使 用 soft ionizatio n方法可獲取同源性聚合體表面。 帶有生物兼容性表面的納米材料可直接用于制造臨床納米裝置及用作組織工程材料。例如 ,水凝膠基礎(chǔ)上的自組織肽擁有唯一的納米與微米形態(tài) ,已用作組織工程支架。 生物降解的聚乳酸支架可用作骨的替代物。 基因治療是一種富有前景的腫瘤與遺傳疾病治療方法。 傳統(tǒng)的病毒載體在應(yīng)用中存在嚴(yán)重的副作用 ,如引起強(qiáng)烈的免疫排斥反應(yīng) ,故其發(fā)展已受到限制。 采用納米材料作為基因傳遞系統(tǒng)具有顯著優(yōu)勢(shì) [27 ] 。
4 仿生材料學(xué)的發(fā)展前景
生物納米材料科學(xué)已展示出激動(dòng)人心的前景 , 此領(lǐng)域最終目標(biāo)是在納米水平制造功能性生物材料。 探索生物納米材料可以更好地理解生命科學(xué)與材料科學(xué)交叉領(lǐng)域的根本原理。
現(xiàn)有的骨組織工程細(xì)胞外基質(zhì)材料都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。天然衍生材料作為骨組織工程的支架材料 , 具有生物相容性好 ,能夠形成與人骨類(lèi)似的多孔結(jié)構(gòu) ,其降解產(chǎn)物易于被吸收而不產(chǎn)生炎癥反應(yīng)等優(yōu)點(diǎn);但也存在著力學(xué)性能差 ,難以加工成形 ,降解率與成骨速率不協(xié)調(diào) ,使用高毒性和揮發(fā)時(shí)間長(zhǎng)的溶劑 ,加工過(guò)程勞動(dòng)強(qiáng)度大 ,高分子基質(zhì)中殘留粒子 , 不同批次的產(chǎn)品質(zhì)量不統(tǒng)一等缺點(diǎn) ,影響了組織工程的研究和其產(chǎn)品在臨床上的應(yīng)用。 未來(lái)的新型基質(zhì)材料將是博取各種材料的優(yōu)點(diǎn)、充分適應(yīng)體內(nèi)各種生理環(huán)境并能采用智能化的加工方式進(jìn)行大批量生產(chǎn)的仿生材料 [28 ]。
陶瓷雖然耐高溫但很脆 ,經(jīng)不住汽車(chē)飛速行駛的震動(dòng)而易碎裂。 利用功能仿生學(xué)原理選擇碳化硅陶瓷薄片涂以石墨層 ,熱壓成型 ,使堅(jiān)硬的碳化硅陶瓷粘在石墨層上 ,石墨起粘接劑的作用 ,很好地解決了陶瓷因震易碎裂的問(wèn)題。在日本 ,人們?cè)噲D將竹子和竹節(jié)的抗彎、抗裂強(qiáng)度機(jī)制廣泛用于飛機(jī)、火箭及其它結(jié)構(gòu)上。 大象游泳時(shí)可以通過(guò)改變體形來(lái)減少阻力。于是人們?cè)O(shè)想 ,如果能夠制造出隨著速度的提高而改變形狀的船舶或飛機(jī) ,那么就能用最少的能量達(dá)到最高的速度。因此 ,研究大象改變體形的機(jī)制有可能為尋找這類(lèi)材料找到線索[ 29]。
材料的發(fā)展趨勢(shì)是復(fù)合化、智能化、能動(dòng)化、環(huán)境化 ,而仿生材料具有這幾方面的特征。仿生材料學(xué)的發(fā)展和成果將影響到社會(huì)的各個(gè)角落 ,不僅為人體器官的置換和生物體系統(tǒng)的人為改良帶來(lái)變革 , 而且將使材料的制備及應(yīng)用產(chǎn)生革命性的進(jìn)步 ,如利用生物合成技術(shù)在常溫常壓水介質(zhì)中完成目前必須在高溫高壓惡劣環(huán)境中才能合成出的產(chǎn)品 ,且符合自愈合化、智能化和環(huán)境化的要求 ,這些將極大地改變?nèi)祟?lèi)社會(huì)的面貌。——論文作者：房 巖 孫 剛 叢 茜 任露泉
參 考 文 獻(xiàn)
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