仿生智能材料-展示頁
2024-08-20 02:28本頁面
【正文】 徑約 60nm)；鯊魚皮膚表面具有排列有序的微小鱗狀突起 仿生材料 （ Bioinspired） ： 受生物啟發(fā)或者模擬生物的各種特性而開發(fā)的材料。 天然生物材料是 經(jīng)過億萬年的自然選擇與進(jìn)化， 在細(xì)胞調(diào)制下形成的，其基本組成單元很平常，但 材料的微觀結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，具有 空間上的分級結(jié)構(gòu) ，通常是兩相或多相的 復(fù)合材料 ，表現(xiàn)出人工合成材料無法比擬的性能。 生物材料和仿生材料 自然界存在的天然生物材料有著人工材料無可比擬的優(yōu)越性能。 仿生學(xué) (Bionics)： 模仿生物系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、形狀、 原理、行為以及相互作用， 建造技術(shù)系統(tǒng)，或者使人造技術(shù)系統(tǒng)具有生物系統(tǒng)特征或類似特征的科學(xué)，簡而言之，仿生學(xué)就是“模仿生物的科學(xué)”。同樣，尺寸龐大的寶馬 7系得益于其流線造型，阻力系數(shù)也僅為 。 ? 寶馬 H2R氫燃料汽車外型和設(shè)計(jì)的靈感來自 海豚、企鵝 的低阻身材。對生物的結(jié)構(gòu)、形態(tài)、功能和行為等進(jìn)行研究，我們就會從自然中獲得解決問題的智慧和靈感。仿生智能材料 一、 仿生學(xué) 仿生學(xué)概念 生物材料與仿生材料 二、智能材料 什么是智能材料 智能材料的特征 智能材料的構(gòu)成 智能材料的應(yīng)用 一、 仿生學(xué) 仿生學(xué)概念 人類進(jìn)化只有 500萬年的歷史，而生命進(jìn)化已經(jīng)歷了約 35億年。 人類很早就認(rèn)識到生物具有許多超出人類自身的功能和特性。 ? 水母 的順風(fēng)耳，仿照水母 耳朵的結(jié)構(gòu)和功能，設(shè)計(jì)了 水母耳風(fēng)暴預(yù)測儀，能提前 15小時(shí)對風(fēng)暴作出預(yù)報(bào)，對 航海和漁業(yè)的安全都有重要 意義。圓鼓的前臉、收起的尾部，極小的正鋒面，成就了其 。 美國研發(fā)出一款舉世無雙的“海豚潛艇”，它不僅在外形上酷似海豚，而且能像海豚一樣時(shí)而潛入水中，時(shí)而躍出水面做出驚險(xiǎn)刺激的翻騰動作。 仿生學(xué)是一門生命科學(xué)、物質(zhì)科學(xué)、信息科學(xué)、數(shù)學(xué)和工程技術(shù)等學(xué)科相互滲透而結(jié)合成的一門邊緣科學(xué)。 生物材料 通常有兩個(gè)定義，一是有生命過程形成的材料，如結(jié)構(gòu)蛋白（蠶絲等）和生物礦物（骨、牙、貝殼等），另一個(gè)是指生物醫(yī)用材料 (Biomedical materials),其定義隨醫(yī)用材料的發(fā)展不斷發(fā)展，指用于取代、修復(fù)活組織的天然或人造材料。 生物體的啟示：生命體中特殊機(jī)能的智能化大多與其微觀結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。 材料的仿生包括模仿天然生物材料的成分和結(jié)構(gòu)特征的 成分、結(jié)構(gòu)仿生 、模仿生物體中形成材料的 過程和加工制備仿生 、模仿生物體 系統(tǒng)功能的 功能仿生 。對結(jié)構(gòu)材料主要要求其機(jī)械強(qiáng)度，而對功能材料側(cè)重于其特有的功能。 如果能把感知、驅(qū)動（執(zhí)行）和信息等三種功能材料有機(jī)地復(fù)合或集成于一體就可能實(shí)現(xiàn)材料的智能化。 智能材料 (Intelligent material， Smart material ) 是一種能從自身的表層或內(nèi)部獲取關(guān)于環(huán)境條件及其變化的信息，并進(jìn)行判斷、處理和作出反應(yīng)，以改變自身的結(jié)構(gòu)與功能并使之很好地與外界相協(xié)調(diào)的具有自適應(yīng)性的材料系統(tǒng)。 智能材料必須具備 感知、控制 和 驅(qū)動 三個(gè)基本要素。 智能材料 智能材料 —— 在材料系統(tǒng)或結(jié)構(gòu)中，可將傳感、控制 和驅(qū)動三種職能集于一身，通過自身對 信息的感知、采集、轉(zhuǎn)換、傳輸和處 理，發(fā)出指令并執(zhí)行和完成相應(yīng)的動 作，從而賦予材料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)健康自診 斷、偏差自校正、損傷自修復(fù)與環(huán)境自 適應(yīng)等智能功能和生物特征，以達(dá)到增 強(qiáng)結(jié)構(gòu)安全、降低能量消耗和提高整體 性能的目的的一種材料系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)。 傳感器 執(zhí)行器 控制器 智能機(jī)構(gòu) 材料自身能夠探測到外部環(huán)境狀態(tài)的變化 能夠自動地執(zhí)行改變材料狀態(tài)的指令 能夠?qū)μ綔y到的外部環(huán)境的變化作出判斷，并給出相應(yīng)的改變材料狀態(tài)的指令 智能材料的構(gòu)成 智能材料由基體材料、敏感材料、驅(qū)動材料和信息處理器四部分構(gòu)成。 首選高分子材料，因?yàn)槠渲亓枯p、耐腐蝕。 (2)敏感材料
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