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3、在墙壁上行走的动物—壁虎
壁虎能在光滑的
墙壁上行走自如，是
由于它的每只脚底长
着大约50万根极细的
刚毛（长100um)，刚
毛末端又有约400—
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蝴蝶翅膀的多重结 构产生二元色
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蝴蝶漂亮的双翅处理光线的原理竟与数码显示器 的原理相类似，这为研究和设计新型光发射器具有重 要的意义。
仿蝴蝶结构
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2、孔雀羽毛的绚丽色彩
与薄膜干涉不同， 孔雀羽毛的颜色策略非 常精妙，小羽枝表皮下 面的周期结构是羽毛结 构颜色的起因（下图）
• 仿生合成(biomimetic synthesis)一般是指利用自 然原理来指导特殊材料的合成, 即受自然界生物 特殊结构和功能的启示, 模仿或利用生物体结构、 功能和生化过程并应用到材料设计,以便获得接 近或超过生物材料优异特性的新材料,或利用天 然生物合成的方法获得所需材料。
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• 目前仿生材料的制备方法可简单地归纳为：
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模拟蛋白石的微观结构，可以人工合成类似蛋白石 的结构，称为合成蛋白石。以SiO2、PS等蛋白石为模板， 在其空隙中填充高折射率的材料或其前体材料，等矿化 后，通过煅烧、化学腐蚀等方法除去初始的SiO2或聚合 物膜板，得到规则排列的空气孔，还可得到反蛋白石。
蛋白石及 反蛋白石 实际上就 是所说的 光子晶体。
结构仿生：通过制备与生物结构或形态相似的 材料代替天然材料，如光子晶体材 料、仿生空心结构材料、仿生物骨 骼等。
功能仿生：直接模仿生物的独特功能获取所需 材料，如仿荷叶超疏水材料、仿 蜘蛛丝超韧纤维、仿贝壳高强材 料等。
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二、自然界中的结构颜色
化学色 一般指通过生物体内所含有的色
显色原理
孔雀小羽枝的微观结构
它阐明了自然界调控
ห้องสมุดไป่ตู้
色彩产生的巧妙机制，启
发人类在控制色彩方面的
新思路，如增加视觉或产
生视觉干扰，甚至可能在
未来的显示技术方面探索
一条新路子。
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3、色泽鲜艳的蛋白石
蛋白石是由亚微 米二氧化硅粒子以立 方密堆积结构沉积形 成的矿物，其色彩缤 纷的外观与色素无关， 而是因为它几何结构 上的周期性使它具有 光子能带结构，随着 能隙的位置不同，反 射光的颜色也跟着变 化，因而出现美丽的 颜色。
2）表面各向异性
水稻叶表面具有类似于荷叶表面微/纳米结合的阶层结 构，但在水稻叶表面，乳突沿平行于叶边缘的方向排列有 序，而沿着垂直方向呈无序的任意排列，水滴在这两个方 向的滚动角也不相同，其中沿平行方向为3-5°，垂直方 向为9-15°。
研究表明，水滴在水稻叶表面的滚动各向异性，是由 于表面微米结构乳突的排列精影选p响pt 了水滴的运动造成的。17
2、在水面行走的昆虫—水黾
水黾的腿能排开300倍于其身体体积的水量，它的一 条腿能在水面上支撑起15倍于身体的重量，在水上稳定站 立并可快速行走是利用腿部特殊的微米与纳米相结合的结 构效应来实现的。这一发现可用于新型防水纺织品的生产， 也许有助于设计出新型水上交通工具。
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模仿水黾“水上漂”功夫的机器人
SiO2反蛋白石的SEM照片
光子晶体在生物、电子、环境、材料等多个领域都有
着十分广泛的应用前景。 精选ppt
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三、自然界中具特殊表面性能的生物体
1、植物叶表面的自清洁性
1）荷叶效应
在荷叶表面微米结构的乳突 上还存在纳米结构，这种微米结 构与纳米结构相结合的阶层结构 是引起表面超疏水的根本原因， 而且，如此所产生的超疏水表面 具有较大的接触角及较小的滚动 角。
在一定条件 下，可产生 较大的应变 和应力，但 负响应和控 制的任务
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3、仿生智能材料的设计思想
仿生智能材料的设计思想可分解为如下五个层次：
• 生物智能化的设计理念 • 多尺度结构效应的协调 • 智能响应性分子的设计与合成 • 异质界面设计 • 弱相互作用双稳态协调效应
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4、仿生材料的制备方法
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从(a)可看到， 荷叶粗糙表面上有微 米结构的乳突，平均 直径为5-9um。单个 乳突又是由平均直径 约为124.3±3.2nm 的纳米结构分支组成 (b)。在荷叶的下一 层表面同样可以发现 纳米结构，它可以有 效的阻止荷叶的下层 被润湿(c)。
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荷叶表面的ESEM照片 16
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2、智能材料
智能材料是指具有感知环境（包括内环境和外环 境）刺激后，能够采取一定的措施进行适度响应 的材料。
智能材料的构想来源于仿生，它的目标是研制出 一种材料，使它成为具有类似于生物体所具有的 各种功能的“活”的材料。
智能材料必须具备感知、驱动和控制这三个基本 要素
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智能材料的特点： 1）具有感知功能，能够检测并且可以识别外 界（或者内部）的刺激强度，如电、光、 热、应力、应变、化学、环境等； 2）具有驱动功能，能够响应外界变化； 3）能够按照设定的方式选择和控制响应； 4）反应比较灵敏、及时和恰当； 5）当外部刺激消除后，能够迅速恢复到原始 状态。
仿生智能材料
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一、基本概念
1、仿生材料
1）定义：模拟生物结构或生物功能的材料。
2）仿生材料学是化学、材料学、生物学、物理学
等学科的交叉。 3）材料的仿生包括：
模仿天然生物材料的成分和结构特征的成分、 结构仿生； 模仿生物体中形成材料的过程和加工制备 仿生； 模仿生物体系统功能的功能仿生。
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智能材料的构成
（它不是传统的单一均质材料，而是一种复杂的智能材料系统 ）
智能材料
基本材料 敏感材料 驱动材料 信息处理器
首选高分子 材料，因为 质量轻，耐 腐蚀；其次 也可选金属 材料，以轻质 有色合金为主
担负传感的 任务，主要 作用是感知 环境的变化 （温度、湿 度、压力、 pH值等）
素对光的吸收所引起的颜色
生
物理色 指光在生物体的亚微米结构中的反
物
射、散射、干涉或衍射所形成的颜
体
色，也称结构色。
颜
色
静态色 指那些在生长过程中形成的非随
可变化性
意可控的颜色
动态色 指那些可随周围环境及条件变化
的颜色精选ppt
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1、色彩斑斓的蝴蝶翅膀
蝴蝶翅膀上的斑斓色 彩，其实是鳞粉上排列整 齐的次微米结构，选择性 反射日光的结果。