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仿生复合材料 仿生复合材料 材料仿生探索的提出 • 由于结构多样和工艺复杂,复合材料的设 计在实践上十分困难。人们知道,自然界 的生物材料具有复合结构,经过亿万年自 然选择与进化,形成大量天然合理的结构 与形态。所有这些均可作为人们进行材料 仿生研究的参考。 • Bionics • Biomimetics 结构、功能 • Bio-inspired 结构、功能、过程 巧夺天工的生物材料 巧夺天工的生物材料 硅藻 巧夺天工的生物材料 材料仿生探索的提出 • 生物材料 • 狭义:B...

仿生复合材料
仿生复合材料 材料仿生探索的提出 • 由于结构多样和工艺复杂,复合材料的设 计在实践上十分困难。人们知道,自然界 的生物材料具有复合结构,经过亿万年自 然选择与进化,形成大量天然合理的结构 与形态。所有这些均可作为人们进行材料 仿生研究的参考。 • Bionics • Biomimetics 结构、功能 • Bio-inspired 结构、功能、过程 巧夺天工的生物材料 巧夺天工的生物材料 硅藻 巧夺天工的生物材料 材料仿生探索的提出 • 生物材料 • 狭义:Biomaterial • 广义 – 生物改进材料 Bio-improved – 分子生物材料 Biomolecules – 受生物启发的材料和过程 Bio-inspired – 源于生物的材料 生物材料的特点 1. 生物材料的复合特性 生存下来的生物结构大都符合环境要求,并 成功地达到了优化水平。 木材: 宏观结构是由树皮、边材和芯材组成复合材料。 微观结构由许多功能不同的细胞构成。细胞壁可 以看作多层的复合柱体。 生物材料的特点 2 生物材料的功能适应性 无论是从形态学的观点还是从力学的观点来看, 生物材料都是十分复杂的。这种复杂性是长期自 然选择的结果,是由功能适应性所决定的。 由于树木具有负的向地性,通常生长挺直,一 旦树木倾斜,偏离了正常位置,便会在高应力区 产生特殊结构,使树干重新恢复正常位置。这无 疑说明树木具有某种反馈功能和自我调节的能力。 生物材料的特点 3 生物材料的创伤愈合性 断骨修复 生物材料vs合成材料 • 生命过程的最大特点是能够通过新陈代谢进行自 恢复、自修复和自我更新。从物理学的角度来看, 生命体或生物体材料是一个开放体系,具有耗散 结构,能够通过从外界补充能量和物质,通过自 组织而再生,因而寿命可比无补充时成千倍地延 长。 • 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 材料则主要在制备阶段形成开放体系,而在 使用阶段,当其承受载荷和在手损伤时也是一种 形式的开放。但是人们很少着眼于内部结构和性 能的回复和更新。 复合材料的仿生设计之结构与功能仿生 • 仿生螺旋的增韧作用 –竹层的结构: • 维束管:增强体(包括筛管和韧皮纤维。实际上, 韧皮纤维承担了绝大部分载荷。) • 薄壁细胞:基体 • 排列方式!(精细结构包含若干厚薄相间的层, 每层中的微纤丝以不同的夹角分布。) –仿生螺旋纤维增强材料 空心柱、纤维螺旋分布、多层结构。 –制备工艺 • 血红细胞膜和仿生细胞膜涂层材料 • 其他?! 复合材料的仿生设计之结构与功能仿生 复合材料的仿生设计之结构与功能仿生 Velcro 维可牢 复合材料的仿生设计之结构与功能仿生 鲨鱼皮泳装 超疏水仿生界面 和多元微纳复合界面仿生材料 大自然中的超疏水例子 Superhydrophobic surface —— Lotus leaf 超疏水和自洁效应 Wetting Property —— Contact Angle Young’ s Equation Superhydrophobic Surface Conact angle > 150, Sliding angle <5 ¾ The chemical compositions has limitation to get hydrophobic surface with CA more than 120. ¾ The surface roughness can amplify both the hydrophility and the hydrophobicity of the surface Superhydrophobic surface —— Lotus leaf Hieratical structure Low surface energy coating Superhydrophobic surface —— Two Factors 多元微纳复合结构 低 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面自由能 Possible mechanism of formation of MNBS of FPU/PMMA. Adv.Mater.2004,16,302-305 SEM of FPU/PMMA coated surface. CA of water、oil drop on FPU/PMMA coated surface. Adv.Mater.2004,16,302-305 Adv. Mater. 2006, 18, 767–770 Langmuir 2005, 21, 4713-4716 Superhydrophobic surface —— Water strider Adv. Mater. 2005, 17(8), 1005-1009 Adv. Mater. 2005, 17(8), 1005-1009 0.5mm 0.5mm 0.8mm Superhydrophobic surface —— Namib Desert Beetle Nano lett. 2004, 4(7), 1349 -1353 CA 172 º Nano lett. 2006, 6(6), 1213 -1217 Surface morphology with Ag (25 ℃, 13h) 9/3.2 8.5/3.2 7.2/3.2 CA & SA differ at different ring size and distance on hieratical surface CA after alky (25 ℃, 13h) 9/3.2 sliding 8.5/3.2 170° 7.2/3.2 125 ° CA & SA differ at different ring size and distance on hieratical surface 定向自洁 光学防雾 复合材料的仿生设计之过程仿生 生物矿化 仿生复合材料 材料仿生探索的提出 材料仿生探索的提出 生物材料的特点 生物材料的特点 生物材料的特点 生物材料vs合成材料 复合材料的仿生设计之结构与功能仿生 复合材料的仿生设计之结构与功能仿生 复合材料的仿生设计之结构与功能仿生 复合材料的仿生设计之结构与功能仿生 超疏水仿生界面�和多元微纳复合界面仿生材料 Superhydrophobic Surface
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分类:生产制造
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