仿生材料-序-2009-0.ppt

Plasma Chemistry 1 材料开发的新思路 天然可再生资源的利用, 源源不绝、环境友好、低碳发展的概念 多从自然界动植物中寻求灵感 从事绿色材料、仿生材料的研究 预备知识： 高分子材料成型原理、材料学及生物学的基本知识。 课程学习目的与要求： 本课程将在介绍自然界中生物的结构、功能或行为过程等的基础上，进一步介绍近年来国内外研究人员受生物启发（Bio-inspired）或模仿生物（Biomimetic）的各种特性而开发的仿生材料及其研究进展，使学生初步了解仿生材料领域国内外的必威体育精装版研究动态及各种仿生材料的加工技术。 主要章节： 1. 绪论 介绍仿生学及仿生材料的定义及研究内容、自然界中形形色色生物的奇异本领、人类仿生的发展历史等。 2. 分子仿生 简单介绍人类利用生物或化学的方法合成生物大分子或其类似物以实现天然生物材料成分仿生的一些进展。 3. 结构仿生 在对一些生物体结构及其力学性质特点进行分析的基础上，介绍人类在结构仿生材料领域的研究开发进展。 4. 行为过程和加工方法仿生 介绍部分生物体的某些行为过程或生物材料（蜘蛛丝及蚕丝除外）的形成过程特点以及人类在相关领域的研究进展。 5. 动物丝仿生纺丝技术的开发进展 介绍蜘蛛丝的组成、结构与性能、应用前景等;介绍蜘蛛、蚕等生物体纺丝器件的结构和功能以及在纺丝过程中生物体蛋白质纺丝液的性能与结构变化、纤维成型机理等 ;以本校及国内外相关领域研究者的必威体育精装版研究成果为基础，详细介绍人工模拟蜘蛛、蚕等生物体纺丝过程来加工仿生高性能纤维的必威体育精装版研究进展。 6. 信息处理与控制仿生 分析某些生物体感觉器官、神经元与神经网络以及高级中枢的智能活动能力并介绍人类模仿这些生物体的信息处理与控制功能开发相关仿生材料的研究进展。 7. 能量仿生 简单介绍人类研究与模仿生物体器官生物发光、发电等一些能量转换过程的进展。 8. 课堂讨论与报告(仿生学及仿生材料发展展望) 9. 机动 主要参考资料： 《Nature》近期杂志。 《Science》近期杂志。 《Biomacromolecules》近期杂志。 《Advanced Materials》近期杂志。 《International Journal of Biological Macromolecules》近期杂志。 仿生材料，崔福斋、郑传林编著，化学工业 出版社（2004）。 第一章 绪 论第一节 仿生学 蜘蛛丝的强韧性； 蜻蜓出色的飞行本领； 苍蝇的多种特殊功能； 孔雀、蝴蝶美丽的翅膀； 夜间活动型蛾（Night Moth）的眼 蜂巢奇妙的构造； 蟑螂灵敏的感知能力； 啄木鸟的脑壳有最紧密组织的抗震骨骼； 墨鱼的瞬间加速可以达到每小时20哩； 蜂鸟飞行600哩旅程耗費不到十分之一盎司的能量； 荷花叶面有绝佳的抗污性 (self-cleaning properties )和拨水性 (water repellent )； 生物的骨骼构造比钢铁强硬； ……… 蚂蚁的奇妙行为 分工合作、发挥集体智慧的行为 能拖动比自身体重大几十倍的食物 喝雨水再排尿的防穴内进水绝招 …… 蜘蛛丝的强韧性； 蜻蜓出色的飞行本领； 苍蝇的多种特殊功能； 孔雀、蝴蝶美丽的翅膀； 夜间活动型蛾（Night Moth）的眼 蜂巢奇妙的构造； 蟑螂灵敏的感知能力； 啄木鸟的脑壳有最紧密组织的抗震骨骼； 墨鱼的瞬间加速可以达到每小时20哩； 蜂鸟飞行600哩旅程耗費不到十分之一盎司的能量； 荷花叶面有绝佳的抗污性 (self-cleaning properties )和拨水性 (water repellent )； 生物的骨骼构造比钢铁强硬； ……… 生物的各种奇妙功能 给人类启发 ---仿生思维 模仿生物本领 造出仿生材料 新兴学科——仿生学（仿生材料） 研究并模仿生物系统的结构、形状、功能、原理、行为过程及相互作用等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科学 是生物学和技术学相结合的交叉学科 涉及生物学、生物物理学、生物化学、物理学、控制论、工程学等学科