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仿生材料发展与未来
点击次数:1384 发布时间:2017-12-20

仿生材料发展与未来

生物经过长久的演化,发展出许多适应环境的特性。仿生材料便是模仿这些生物特性开

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(Biomimetic Materials)。

仿生材料发展与未来

德国是仿生领域的ling先国家。2001 年,德国在政府资金的援助下,设立了由 28 个研究

组织构成的产学官合作网络——BIOKONBionics Competence Network),负责推进仿生产

业发展。后又于 2011 年,在政府的支持下举办了世界*仿生领域的国际贸易展览会。

日本方面也于 2013 年在日本学术振兴会(JSPS)的科学研究费助成制度的支持下,集

结不同领域的研究人员和技术人员启动了仿生领域项目,后又于 2014 年成立了 NPO 法人仿生推进协议会。

另外,法国可持续发展委员会(CGDD)、美国国防研究计划局(DARPA)、美国

国家科学基金会(NSF)纷纷在政策或资金方面积极支持自己国家的仿生技术发展。我国政

府于 2016 8 月颁布的“十三五”规划中也重点提到了要发展仿生材料。

zui近一年,各国政府大力支持,关键技术不断突破,世界各国在仿生材料领域都取得了

不俗的成绩。

2015 11 月,欧盟科研理事会(ERC)提供 350 万欧元全额资助,由德国斯图加特新

材料研究所(INM)科研人员领导的欧洲 SWITCH2STICK 研发团队,通过模仿壁虎脚上的

超强细毛粘合力,成功研制出细纤维硅胶材料和其它高分子聚合物材料,其超强的粘合强度

表现在,1 平方厘米表面积足够承受 1 辆汽车的重力。德国马普学会智能系统研究所(Max

Planck Institute for Inligent Systems)受飞蛾眼睛启发,开发了一种新型的表面处理技术,

可以使镜片不反光,从而减少激光器的能量损失。

2016 2 月,来自美国哈佛大学的研究团队受沙漠甲虫、仙人掌和猪笼草的启发,结合

多种生物体的特性设计出一种高性能仿生材料,可更为有效地从空气中收集水。这一方法不

仅可用于解决某些地区干旱缺水的问题,也为未来仿生学发展打开了新的思路。3 月,美国

加州大学研究团队从贻贝、沙塔蠕虫等海洋生物分泌的胶黏蛋白中获得灵感,发明了一种可

在水下进行快速黏结的新型胶水。5 月,美国麻省理工学院、美国美容产品公司 Living Proof

与生物材料企业 Olivo Labs 共同研发出名为“第二层皮肤”的仿生材料 Strateris,可用于缓解湿疹、银屑病等严重皮肤疾病。

2016 8 9 日,日本凸版印刷株式会社模仿闪蝶呈现深蓝色的结构,在不使用色素的

情况下,利用其核心的纳米结构设计技术和多层薄膜形成技术,开发出一种可以显现颜色的

“闪蝶薄片(morpho sheet)”。此外,日本还在积极开发“仿生数据库(biomimetics data-

base)”,这是全球的尝试。

仿生材料发展与未来

2016 10 月,中国科技大学模仿人类足弓等常见弹性拱结构,成功设计制备出具有层

状微拱结构的碳纳米组装体材料,因其优越的超弹性耐疲劳性能和耐高低温能力,有望应用

于特种条件下的力学传感和探测等领域。同年 10 月,同一研究团队通过模拟天然珍珠母生

长过程,制备了人工仿生结构材料,这种材料具有与天然珍珠母高度相似的化学组分和

微观结构,并因此兼具强度及韧性,有望用于人工骨骼等领域。

 

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