• 自组装法是20世纪80年代后期发展起来的分子水平上构筑 功能材料的一种新方法。 • 体系自发地向自由能减少的方向移动，形成共价键、离子 键与配位键，从而得到多层交替的有机-无机薄膜。
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• 层层组装法：基于聚电解质经典吸附的组 装方式，带有相反电荷的两种组分间进行 交替沉积。
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• Burhard等利用低温化学浴沉积技术制备了 TiO2层，并结合多层聚电解质的组装得到了 仿贝壳珍珠层复合薄膜。当TiO2/PE的厚度 比达到10:1时，该复合材料的断裂韧性、硬 度和杨氏模量都达到最大值。
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2.1自下而上自组装方法
• 有机相作为模板控制晶体生长的取向，无 机相晶体则是在过饱和溶液中成核并生长。 结合自组装和其他技术、借助物理和化学 手段改善界面性质。
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2.2定向冻融法
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定向冻融法
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2.3电泳沉积法
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电泳沉积法
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2.4 自组装LBL(layer-by-layer)法
结构！！
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作业
1.荷叶的超疏水效应是怎么实现的？ 2.壁虎脚趾为什么有那么强的吸附力？谍中谍4中， 汤姆克鲁斯的手套失效是为什么？他的手套的原理 和壁虎的是一样的吗？ 3.仿蝴蝶结构的材料为什么同样的物质会有不同的 颜色？
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1.仿生材料概述
• 仿生材料指模仿生物的各种特点或特性而 开发的材料。仿生材料学是仿生学的一个 重要分支，是化学、材料学、生物学、物 理学等学科的交叉。受生物启发或者模仿 生物的各种特性而开发的材料称仿生材料， 仿生材料在21世纪将为人类做出更大的贡 献。
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• 在地球上所有生物都是由理想的无机或有 机材料通过组合而形成,例如能够跳动80 年 都不停止的人类心脏；几乎不发热量的冷 血昆虫。从材料化学的观点来看,仅仅利用 极少的几种高分子材料所制造的从细胞到 纤维直至各种器官能够发挥如此多种多样 的功能,简直不可思议。动植物为了铸造自 己身体所用的材料在有机系列里有纤维素、 木质素、甲壳质、蛋白质和核酸等等,其构 造非常复杂。
1. 仿生杂化材料概述 2.珍珠层仿生材料 3.荷叶仿生材料 4.壁虎仿生材料 5.自修复材料 6.仿生纤维材料 7. 颜色仿生
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7. 颜色仿生
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仿生有机/无机杂化材料总结
1.仿生杂化材料概述 2.珍珠层仿生材料 3.荷叶仿生材料 4.壁虎仿生材料 5.自修复材料 6.仿生纤维材料 7. 颜色仿生
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超亲水玻璃-防雾
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仿生有机/无机杂化材料
1. 仿生杂化材料概述 2.珍珠层仿生材料 3.荷叶仿生材料 4.壁虎仿生材料 5.自修复材料 6.仿生纤维材料 7. 颜色仿生
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4. 壁虎仿生材料
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仿生有机/无机杂化材料
1. 仿生杂化材料概述 2.珍珠层仿生材料 3.荷叶仿生材料 4.壁虎仿生材料 5.自修复材料 6.仿生纤维材料 7. 颜色仿生
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层层组装技术可以轻易制备出几何尺寸精细可控的 薄膜复合材料。但是该方法较为繁琐。
仿珍珠层材料总结
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仿生有机/无机杂化材料
1.仿生杂化材料概述 2.珍珠层仿生材料 3.荷叶仿生材料 4.壁虎仿生材料 5.自修复材料 6.仿生纤维材料 7. 颜色仿生
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3. 荷叶仿生材料
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第五章 有机-无机杂化材料化学
上海交通大学 材料科学与工程学院
有机-无机杂化材料化学
5.1 自组装有机/无机杂化纳米材料 5.2 有机组分在无机组分表面的杂化 5.3 仿生有机/无机杂化材料
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仿生有机/无机杂化材料
1.仿生杂化材料概述 2.珍珠层仿生材料 3.荷叶仿生材料 4.壁虎仿生材料 5.自修复材料 6.仿生纤维材料 7. 颜色仿生
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5. 自修复材料
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 69
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仿生有机/无机杂化材料
1. 仿生杂化材料概述 2.珍珠层仿生材料 3.荷叶仿生材料 4.壁虎仿生材料 5.自修复材料 6.仿生纤维材料 7. 颜色仿生
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6. 仿生纤维材料
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仿生空心结构材料
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师法自然，超越自然
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仿生有机/无机杂化材料
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仿生有不同的层次
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仿生有机/无机杂化材料
1. 仿生杂化材料概述 2.珍珠层仿生材料 3.荷叶仿生材料 4.壁虎仿生材料 5.自修复材料 6.仿生纤维材料 7. 颜色仿生
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2.珍珠层仿生材料
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珍珠层仿生材料制备方法
1. 自下而上自组装 2. 定向冻融 3. 电泳沉积法 4.层层自组装
在高分子化学世界里,我们已经制造出了聚乙烯、聚氯乙烯、聚碳 酸脂、聚酰胺等人工材料,具有多种多样的功能。但是,人类所创造 的材料与自然界生物体的构成材料还有很大的不同。举几个简单 的例子:海鳗的发电器瞬间可以发出800 伏的电压,足以电死一头大 象,但是它的发电器不是金属等导电器材,而是蛋白质的分子集合体; 深海里有一种软体动物,其身体无疑也是由细胞材料所构成,但是却 可承受很高的海水压力而自由地生存着。这些例子说明,许多生物 体的某些构成材料是我们完全不知道的,这些材料大多数是在常温 常压的条件下形成,并能发挥出特有的性能。当人们对这些生物现 象有了充分的理解之后,把它们应用于材料科学技术方面,就形成了 仿生材料学。因此,仿生材料学的研究内容就是以阐明生物体的材 料构造与形成过程为目标,用生物材料的观点来思考人工材料,从生 物功能的角度来考虑材料的设计与制作。