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会计学仿生材料是指模仿(mófǎng)生物的各种特点或特性而研制开发的人工材料。仿生材料发展(fāzhǎn)的依据甲壳虫可以将糖及蛋白质转化为质轻然而强度很高的坚硬外壳;蜘蛛吐出的水溶蛋白质在常温常压下竟变成不可溶的丝,而丝的强度却比防弹背心材料(cáiliào)还要坚硬;鲍鱼能够利用海水中的白垩结晶形成强度两倍于高级陶瓷的贝壳。海鳗的发电器瞬间可以发出800伏的电压,足以电死一头大象,但是它的发电器不是金属等导电器材,而是蛋白质的分子(fēnzǐ)集合体;深海里有一种软体动物,其身体无疑也是由细胞材料所构成,但是却可承受很高的海水压力而自由地生存着。因此,若是能模仿这些动物或植物的结构、形态、功能和行为或从中得到启发来解决人类所面临的一些技术问题,这将会推动我国经济和社会(shèhuì)实现跨越式发展。因此,材料科学工作者正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。结构蛋白质蛋白质最重要的一种生物功能就是结构功能,比如动物的角、腱、韧带、蚕丝等。由结构蛋白质构成的生物材料,在材料形成过程中,生物体可以用基本相同的结构蛋白大分子(如纤维蛋白、胶原蛋白及多糖等)构造(gòuzào)出形貌和功能完全不同的材料系统。生物软组织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。生物软组织的断裂韧性、刚度等性能及随环境(huánjìng)的变化都是非生物材料难以比拟的。生物复合(fùhé)纤维软组织不能承受压缩、弯曲和剪切载荷,通过形成生物复合(fùhé)纤维,即层叠结构的生物组织,使基体硬化,改善力学性能。各种(ɡèzhǒnɡ)仿生材料及其作用对早期(zǎoqī)资本主义社会的矛盾揭露自然界中贝壳珍珠层的组成中虽然近95%是普通陶瓷CaCO3,但其综合(zōnghé)力学性能优异,特别是断裂韧性,比单相CaCO3陶瓷高2~3个数量级。这说明贝壳珍珠层所具有的优异力学性能与其独特的生物结构有密切关系。贝壳珍珠层是由文石(wénshí)、晶片形成增强相的层状复合材料,占总质量1%~5%的有机质填充于无机相之间。层与层间的有机质具有三明治式夹心结钩,外夹憎水的丝心蛋白质和亲水的酸性蛋白质。文石晶体与有机(yǒujī)基质交替叠层的排列方式是抗脆断的关键所在,由于有机(yǒujī)基质层强度相对较弱,易于诱导裂纹在其中偏转,从而阻止了裂纹的穿透扩展。因此,可以把珍珠层的结构抽象为软硬相交替的多层增韧结构,正是这种结构组合赋予了贝壳珍珠层极佳的断裂韧性。清华大学利用多功能离子束辅助沉积(chénjī)装置,进行了碳化钛金属叠层微组装。结果表明,金属层厚度有一个最佳值,面心立方Al和Cu对TiC的增韧效果明显,叠层微组装是材料的硬度和韧性等综合性能有了很大的提高。仿生弹性(tánxìng)膜材料蜣螂生活在粘湿环境(huánjìng)中的土壤动物能够不粘附土壤而行动自如,其原因一方面是由于其体表为憎水材料,另一方面是其非光滑几何表面形态能存储空气,使体表与土壤表面间存在一些间隙,有效地减轻大气对土壤的空气负压作用,从而减弱了土壤对动物体表的摩擦磨损和黏附效应。为此在材料表面制备出疏水且具光滑表面的涂层,可以获得减黏降阻的触土部件。Qaisrani设计了仿生推土板并进行了减粘降阻试验(shìyàn),试验(shìyàn)结果表明,仿生非光滑犁壁具有较好的脱土性,可减小犁耕阻力15%~18%,节省油耗5%~12%。李建桥也在犁壁表面上随机布置凸包制成了仿生非光滑犁壁,与普通犁壁相比降阻6%~12%对早期(zǎoqī)资本主义社会的矛盾揭露海豚是大海中的游泳健将,一方面是由于它的流线型体形,另一方面是由于它特殊的皮肤(pífū)构造。对早期资本主义社会(shèhuì)的矛盾揭露美国海军研究部门根据海豚皮肤的结构(jiégòu)特点,找到一种接近海豚皮肤的人造材料,模仿海豚真皮层功能,仿制的“人工海豚皮”用于潜艇表面,还模仿鲇鱼表面分泌的粘液,制成高分子化合物,用来涂在舰艇、船壳上,可减少阻力50%,使潜艇的航速成倍提高。Speedo公司据此研究设计了仿生游泳衣这种仿生游泳衣仿造(fǎngzào)了鲨鱼的皮肤结构。在它的表面有一系列的凹槽,与鲨鱼皮上微细结构类似。这些凹槽可以在游泳者周围产生微小的旋涡,能有效地引导水流,降低皮肤和肌肉的振动,从而减小阻力。鲨鱼皮泳衣的结构,V字型可以减少游泳时水流(shuǐliú)带来的阻力仿生泳衣仿生超能吸水材料(cáiliào)仿生材料的设计(shèjì)与构想他们(tāmen)发现壁虎的粘附力取决于物理特性而不是表面化学特性,即取决于壁虎脚底的刚毛尺寸、形状和刚毛的密度,这种特殊的粘着力是由壁虎脚底约200万根直径约5μm的细小刚毛与物体