材料科学结课论文

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1、题目：奇妙的仿生材料摘要：天然生物经过亿万年的进化，它们可以把一些极其普通和廉价的无机和有机材料 通过组装形成性能优异和结构精妙的生物材料，发挥多种多样的功能。因此，材料科学家试 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。本文概述了仿生材料的操作模式和有关理论，仿生材料和仿生技术的应用，认为21世纪 仿生材料科学技术与生物技术、信息技术和能源技术一样会成为现代社会新兴和重要的技术 类型。关键词：仿生技术仿生材料科技新材料模拟生物1、引言“仿生”一词来源于拉丁字“bios”，仿生技术的基础是模仿，模仿生物系统的 构造和工作原理。研究生物系统的结构、物质、功能、能量转

2、换、信息控制等特性，并将研 究结果应用于技术系统，以改善现有的技术工程设备，创造新的工艺过程、建筑构型、自动 化装置等科学。仿生技术是将生物系统的优异能力及乘胜的功能原理和作用机理作为生物模 型进行系统研究，再运用于新技术设备的设计与制造，或者使人造技术系统具有类似生物系 统的特征。2、分类2、1个体仿生技术个体仿生技术侧重于对生物个体功能组织结构的研究和模仿，以获取结构合理、功 能有话、节能降耗的设备和产品，同是能拓展人类的生存、生活空间和能力。个体仿生技术 就是产传统意义上的仿生学。目前，个体仿生技术已从传统的生物机械原理仿生、生物感觉 器官仿生、生物感觉器官仿生深入到生物的化学原理仿生。

3、2.2 生态仿生技术仿生技术的第2个层面是生态仿生技术。生态仿生技术通过对自然生态系统的研究，使 人类在对物理元素、化学元素和能量元素的使用上达到清洁、高效、循环的理想境界，以求 人类的持续发展。生态仿生技术要求在技术创造、实施和技术结果的全过程中效仿自然生态 系统的基本法则，即高效低耗、无污染及材料可回收循环使用，并且技术本省的使用不违背 生态烟花的规则。3、性质仿生材料和技术的出现极大地丰富了人的思维想象能力，拓宽了思维视野，借助于 生物界的一些结构、运动形式和规律等，为发现或发明新的事物、创立新的理论提供了科学 的依据。随着现代科技的迅猛发展，仿生技术和仿生材料的应用和发展也日益广泛。在

4、纺织、 建筑、医学和军事上有着重要的用途。4、应用4。.1仿生材料在纺织上的应用4。.1.1仿生染色仿生染色，是指充分认识生物色素的特性，即生态性、功能性和相容性，使这些 特性可以存在常规的染色加工。生物中的色素是生物体的重要组成部分之一，它是生物长期进化，通过生化过程 形成的，是地球生态链中不可或缺的成员。它们不会危害生物和地球环境。了解其色素特点， 模仿生物中的色素结构、分布和功能，进行仿生染色，将是一种新的生态染色途径。4。.1.2蜘蛛丝蜘蛛丝蛋白的主要成分为氨基酸，蜘蛛丝具有很高的强度和韧性，综合性质最好， 研究表明，牵引丝的强度明显高于蚕丝、橡胶、合成纤维，与钢筋束的强度接近。伸长与

5、蚕 丝及合成纤维相似，高于钢筋、棉等。4。.2仿生机器人仿生机器人就是模仿自然界中生物的外部形状或某些技能的机器人系统。仿生机器 人在军事上有着极其重要的作用。4。.3 仿生技术在计算机上的应用计算机模型本身就是对人类大脑的模拟，当前计算机在仿生原理的运用上表现为功能 模拟更加深入的同时向结构仿生扩展。4、.4 仿生陶瓷材料设计采用生物矿化的原理制造陶瓷薄膜图层可以有效地克服传统薄膜制造技术的弱点， 目前这种技术已成为仿生材料工程的重要研究方向之一。5、原理仿生技术是将生物系统的优异能力及乘胜的功能原理和作用机理作为生物模型进行 系统研究，再运用于新技术设备的设计与制造，或者使人造技术系统具有

6、类似生物系统的特 征。6、结论材料科学与生物技术、信息技术和能源技术一起成为现代社会文明发展的四大 支柱。从材料的角度来研究生物体的规律，进行仿生设计，为新材料的设计和制备开辟了新 的途径。仿生材料的发展日新月异，它已成为生物科学、材料科学、医学、矿物学、化学等 众多学科的研究热点，并在各领域取得了一定的进展。这一切充分说明仿生材料这门年轻学 科正在成熟，其广阔的研究应用前景不可估量。7、展望 仿生技术的发展极为迅速，在各个领域都有着极其重要的作用。所以仿生技 术前景广阔。可以预料，随着仿生技术研究的不断深入，诸如节能的扑翼飞行机构，灵敏的 仿人行走机构，乱真的残疾人假肢，以及动作更灵活的各种

7、智能，半智能机器人等令人瞩目 的发明都会应运而生，它们所奉献给人类的效益，将是难以估量的。参考文献：1现代纺织技术2004年03期 天津工业大学2仿生学的现状和未来2007年23卷02期 孙久荣 戴振东3有趣的生物现象与仿生学的应用中学生物学2008年24卷10期 韩海荣4生命科学与仿生学2004年16卷05期 杜佳伟5生物与仿生马祖礼1994年天津科学技术出版社6仿生学漫话王谷岩1999年 北京出版社（北京）7仿生学纵横谈 邵海忠2001年 江西人民出版社（南昌）8奥秘揭开之后王敬东1999年山东科技出版社9自然的启示 王树荣2000年 上海人民出版社10现代仿生机器人设计罗庆生韩宝玲等主编2008电子工业出版社（北京）我们不是材料专业的学生，所以我认为本课程应该从引导兴趣着手，通过一些先进的材 料或者技术来拓宽我们的视野，或者给我们介绍一些有趣的发现发明，如果是生搬硬套地教 授书本知识，我觉得是收效甚微的。通过学习本课程，我确实了解了一些新材料在新领域的 做大作用，了解了科技的前沿，对我们本专业的学习有一定的启发作用，相信这些知识也会 使我受益终生。