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仿生智能材料论文.doc

王幽兰
2017-09-28 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《仿生智能材料论文.docdoc》,可适用于综合领域

仿生智能材料论文doc仿生智能材料现在仿生智能材料的发展和研究是一个非常好的前景人们所用的许多东西所研究需要的性能都离不开动物机能的启发。然而在这次选修课上我也学到了许多平时学不到的知识如今我的专业课就是材料科学与工程更让我解到了仿生智能材料对各种物件和科研的重要性了。上课时间老师也让我们观看了许多视频资料让我们也了解到学到了许多东西。比如蜘蛛丝的仿生材料研究也是人们最早开始研究并取得成功的仿生材料之一就是模仿天然纤维和人的皮肤的接触感而制造的人造纤维。蜘蛛吐出的丝人类很早以前就对其在研究然而在最近几十年才知道这些丝全部是由蛋白质构成的具有温暖的触感和美丽的光泽。二十世纪以来人们模仿蜘蛛吐丝和蚕吐丝的过程研制了各种化学纤维的纺丝方法。以后又模仿生物纤维的吸湿性、透气性等服用性能研制了许多新型纤维材料。这些产品的出现显示了人类仿造生物纤维表面细微形态与内部构造取得了成功。另外人们对蜘蛛丝进行的研究一直以来研究者们都很期待着有朝一日能够制造出与蚕丝完全一样的人造丝。因此生体高分子纤维因其固有的生体功能而被广泛应用于纺织、医学、生十世纪九十年代以来又出现了许多仿生和超生高分子纤物等多个领域中自二维材料并将开发的热点转向高强轻质的新型纤维。蜘蛛因而具有许多天然纤维甚至高性能合成纤维无法比拟的优异力学性能而成了国内外许多研究机构和学者关注的焦点。近年来许多国外的学者在研究蜘蛛丝结构和性能的同时借助于日益发展的生物技术采用基因移植的方法研制了人工合成蜘蛛丝蛋白并采用化学纤维纺丝的方法将其制成类蜘蛛丝但由于性能上的缺陷、加工过程复杂、成本高等一些因素仿蜘蛛丝尚未实现工业化生产。从材料科学的角度来看纤维的性能取决于其大分子链结构和聚集态结构探明纤维性能形成机理的根本在于:掌握其结构和性能间的本构关系。因此要使蜘蛛丝的力学性能在人造生体高分子纤维上得到表达研究其性能的结构机理和形成这种结构的方法原理是至关要的。在非洲草原上老虎捕时身体瞬间迸发发出的能量和瞬间身体机能的改变。老虎不能长时间的奔跑但是奔跑时的速度很快加上从不正面出击哪怕是对其危险性极小的狍子、梅花鹿、山羊等猎物也都是从后面袭击。再者是近距离伏击。老虎攻击确定猎物时往往是充分利用周围的植物匍匐下身体悄悄地靠近猎物或者埋伏在猎物附近静悄悄地等待猎物靠近无论是匍匐前进还是就近潜伏老虎都选择正对猎物屁股那个方向悄然接近。其次是短线作战老虎有点像股票市场的短线炒手通常是在离猎物距离很短的时候才发动突然袭击有点类似希特勒的闪电战在猎物还在低头吃草的时候在猎物措不及防的时候在最短的距离里以最强的瞬间爆发力以最快的速度偷袭对手的屁股。等对手反应过来的时候老虎的血盆大口已经紧紧咬住了其咽喉的位置老虎的锋利爪子已经像钢钉一样扎进了其脊背两侧的肌肉里。老虎的速度、爆发力、耐力、绝对力量和爪牙都是最厉害的即使是采取长距离奔袭和正面进攻估计在地球上除了拥有猎枪的人类老虎想捕杀任何猎物都不是件难事然后老虎采取的却是近距离短线屁股后面的的偷袭策略。在天空中飞翔的鸽子经过研究科学家们用磁学理论来解释鸽子的定向能力。地球磁场在广大区城上随不同地点和方向而不同。从而可为鸽子提供位置信息。磁场强度磁倾角磁偏角相互之间可形成一个高度非正交的网。在数百千米区域内这些成分大致恒定。但在整个地球表面则是逐渐变化的。这些变化的成份相互形成的梯度网称为导航图可用来进行定向。近年来的实验证实了磁导航的存在。当给鸽子弹的头上加上一块具有特定极性的人工磁铁后鸽子的飞行不能进行正确的定向每当太阳质子活动剧烈时地球磁场受到干扰鸽子的返巢率也随之大大降低。此外初步的研究结果表明在鸽子的颅骨下方的前脑中具有长约微米的针状磁铁。他们认为鸽子能利用地磁来定向它们具有探测地球四个基点的能力能接受到磁场反馈的变化信号磁感应的变化能对鸽子产生影响从而帮助鸽子导航辨别方向。然而在那贫瘠的沼泽地里长着的植物也有靠着敏锐的感官来辨别周围的与产于南美的捕蝇草变化进行捕食。比如南亚和澳大利亚的猪卷草茅膏菜及瓶子草等。这些植物大都生长在热带沼泽地带因为这类地区往往土壤贫瘠所以植物不得不捕食动物以增加营养。这类植物捕食的方式基本有两种:一是生有捕捉器或夹子般的叶子叶子两半能迅速闭合把牺牲品夹在当中。如茅膏菜它的叶子平时分两片张开叶上分泌有甜味的液体一旦有昆虫类小动物碰到叶子上的触毛两片叶子立即闭合把昆虫夹在其中并分泌消化液把它消化以吸收养分。大约十天后消化已毕叶子重新张开等候捕捉下一个猎物。另一类如猪笼草瓶子草叶子演化成瓶状瓶口色彩鲜艳如花并能分泌具有香味的蜜腺吸引昆虫等小动物。而瓶颈又长着向下斜生的硬毛昆虫只要爬进瓶中就无法逃出瓶底的消化液会迅速把它消化掉。这些能捕食动物的植物虽然令不少人觉得惊奇但它们确实存在。然而这些植物都不高大一般只有二三十厘米最高的也不过六七十厘米高。它们只能捕食小动物主要是捕食昆虫较大的品种偶尔也能捕食小型的蛙或壁虎等。因此人们把它们称为捕虫植物或食虫植物。至于稍大些的动物哪怕是小老鼠它们是根本无力捕获的。真正吃人的草是不存在猪笼草那样的捕虫植物也只是把小虫当成“点心”主要还是依靠自身的光合作用产生养料的。鲸鱼的进化与骨骼演变从解剖学可以看出鲸如何经受了失去四肢、肱骨、后肢带等身体骨骼与器官的巨大变化而具有几乎是尽善尽美地适应泽国生活能力的生物的。所以科学家们只能推测可能是一种四足动物在过去的某个时候变成了鲸的始祖。鲸鱼的隐没在肌肉组织里的退化了的小骨生长之处正是爬行鲸的前后肢所在。然而鲸的远祖前肢短后肢较长而粗壮。二现在的鲸鱼在水中也可以灵活地利用后肢参与整个身躯的波浪式运动。远祖鲸的尾巴相当长尽管它没有现代鲸的尾鳍但仍不失为一把游泳好手。考古从发掘出的骨架看这种三米长动物它已具备了一系列与爬行鲸不同的特征。它无须再像它的先辈那样爬上陆地了。骨架是在沉积岩中发现的。地质学家指出这种沉积岩形成于很深的海底这一事实很能说明鲸的更近代的祖先已经非常适应本属于鱼类的无垠的海洋空间了。骨架在科学的面前揭示了一种动物的后肢变化的典型渐进过程。不是灾难性的事件而是在物种演化突变的影响下的普普通通的变化以及自然条件的改变所进行的选择。使鲸最终失去了它的后肢。学习本科目以后对此我也受到了深刻的启发。在进入世纪人类开始遇到人口增长、资源匮乏、环境恶化等问题的威胁。研究仿生智能材料等在解决这些问题时具有核心科学作用。化学材料不但大量制造各种自然界已有的物质而且能够根据人类需要创造出自然界本不存在的物质。仿生智能化学材料能够提供组成分析和结构分析手段使我们能在分子层次上认识天然以及合成物质和材料的组成及结构掌握和解释结构功能的关系从而能够预测、设计和裁剪分子。而各种生物体的机能及构造决定化学材料研究的热力学、动力学理论而且能从理论上指导新物质(如催化剂)和反应新条件(如高压、高温、超临界状态)的设计及创造因而能够达到自然过程不能达到的H标。我所受到的感受是仿生材料的研究是牵动其它学科向分子层次发展。在世纪整个自然科学领域中即所有物质科学都向分子层次发展。这一发展趋势与化学材料的牵头作用有关。生物学从描述性科学发展成为世纪末的前沿学科在很大程度上依靠化学提供的理论、概念、方法甚至试剂和材料。仿生智能材料化学研究带动其它学科的过程研究。化学作为研究物质世界各种变化的科学使我们逐渐掌握了物质变化的规律和各类化学反应的机理。仿生智能材料科学的发展。人类从利用天然材料到创造和利用合成材料是人类历史卜的一大关键性进步是人类更好的研究世界万物发展的里程碑。包括合成化学、高分子化学、催化化学、过程化学等材料的研究和开发。也可以说仿生智能材料材料科学的研究开发是一个何有前景的学科无论何时只要我们把所需要的各种性能的材料研究出来我们就能制造出出色的有利于人类发展和使用的工具。所以学院对开设仿生智能材料这一学科是很必要的让我们更多的了解理解更多关于材料的知识。也让我们学习材料的学生找到了前进的方向和目标。

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