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科学研究动态监测快报
2008 年 8 月 15 日第 16 期(总第 62 期)
先进制造与新材料科技专辑
中国科学院先进制造与新材料创新基地
中国科学院规划战略局
中国科学院国家科学图书馆武汉分馆
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先进制造与新材料科技专辑 2008 年第 16 期(总 62 期)
目录
专题
仿生材料研究进展.................................................................................. 1
研究进展
研究人员发明无碳制氢的新方法......................................................... 8
金属纳米粒子网络导致合金腐蚀......................................................... 9
新型隐身材料面世................................................................................ 10
短讯
科学家造出世界上最薄的气球........................................................... 11
自修复材料新进展................................................................................ 11
超高离子电导率机理被揭示................................................................ 12
科研人员制出首台全集成传感器电路............................................... 12
出版日期:2008 年 8 月 15 日
专题
仿生材料研究进展
编者按:近几年来,材料科学和生物技术的交叉领域的研究越来越受到重视,
而其中的三大研究分支:天然生物材料、生物医用材料、仿生材料倍受人们注目。
仿生材料这门新兴的科学就是要研究生物物质的结构与功能,并以某种生物的特点
进行材料的设计与制造。仿生材料给人们展示的前景是喜人的。研究人员认为仿生
材料学不仅可以获得性质特殊、功能优越的仿生材料,而且也将对环境保护做出贡
献。本期专题简要介绍了部分仿生材料的研究进展情况。
1960 年 9 月在美国召开的第一次仿生学讨论会上,J. Steele 正式提出仿生学
(Bionics)的概念,它被定义为:模仿生物系统的原理来建造技术系统,或者使人
造技术系统具有类似于生物系统特征的科学。仿生学是研究生物系统的结构、形状、
原理、行为以及相互作用,从而为工程技术提供新的设计思想、工作原理和系统构
成的技术科学,是生命科学、物质科学、信息科学、脑与认知科学、工程技术、数
学与力学以及系统科学等学科的交叉学科。目前,仿生学研究主要集中在以下几个
方面:
(1)仿生结构与力学;
(2)仿生材料;
(3)仿生功能器件及控制;
(4)分子仿生;
(5)人工智能与认知等。
其中,仿生材料是参照生命系统的式样和器官材料的规律而设计制造的人工材
料,它的研究代表了材料发展的一个重要方向,这在以能源、信息、生命科学和新
材料为社会支柱的今天显示出尤为重要的地位。
从仿生材料使用的场合来看,可以分为医用材料、工程材料和功能器件等;从
材料学的角度可以把材料仿生分为成分和结构仿生、过程和加工制备仿生、功能和
性能仿生等。以下,着重介绍成分和结构仿生。
1. 成分仿生
贝壳
贝壳主要由占全壳 95%左右的 CaCO3 和少量的贝壳素和其他有机物组成,无机
成分还有 Mg、Fe、Ca3(PO4)2、CaSO4、硅酸盐和氧化物等。贝壳中较为常见的是珍
珠层结构(文石)、棱柱层结构(方解石、文石)、交叉片层结构(文石)和簇叶结
构(方解石)等。这几类结构可在一种贝壳中单独或同时出现。
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近年来,国内外围绕着改善陶瓷材料韧性的问题开展了大量的研究工作,采用
仿生层状复合结构设计进行陶瓷增韧就是其中方法之一。这种层状结构陶瓷材料用