木质素甲壳 1. 研究背景• 人类探索自然的历程经历了数千年, 然而至今仍然不能对生命的运作施加任何控制。 人体内的细胞按照遗传既定的程序运做着这种自发性从6 亿年的程序运做着。 这种自发性从6 亿年前的单细胞组合开始, 造就了海藻、 水母、 昆虫、 鸟兽, 直至人类这样的多细胞生物体, 生物化石等等。 因而就激发了今天的人类仿造天然的灵感。 2. 国内外研究现状• 国际上对天然生物材料及仿生材料研究的重视始于20 世纪80 年代。 目前, 国际上一流大学都已把生物材料放在优先发展的地位。 中国生物与仿生材料研究者在这一领域已取得国际瞩目的研究成果。 自1988 年中国生物无机化学家王夔院士和材料学家李恒德院士将生物矿化的概念介绍到国内后, 中国的生物矿化研究开始逐渐形成规模。 其中很重要的一个方面就是在学习矿化材料合成方法的基础上, 研究并实施新的材料制备策略。 而深入进行这些工作的一个重要前提就是表征天然生物矿物的分级结构及探索生物矿化的基本机理 3. 1仿生材料学定义• 仿生材料是指模仿生物的各种特点或特性而研制开发的材料。 通常把仿照生命系统的运行模式和生物材料的结构规律而设计制造的人工材料称为仿生材料。 仿生学在材料科学中的分支称为仿生材料学(biomimetic materials science) , 它是指从分子水平上研究生物材料的结构特点、构效关系, 进而研发出类似或优于原生物材料的一门新兴学科 是化学材料学生物学学科, 是化学、 材料学、 生物学、 物理学等学科的交叉。地球上所有生物体都是由无机和有机材料组合而成。 由糖、蛋白质、 矿物质、 水等基本元素有机组合在一起, 形成了具有特定功能的生物复合材料。 仿生设计不仅要模拟生物对象的结构, 更要模拟其功能。 将材料科学、 生命科学、仿生学相结合, 对于推动材料科学的发展具有重大意义。自然进化使得生物材料具有最合理、 最优化的宏观、 细观、微观结构, 并且具有自适应性和自愈合能力。 在比强度、比刚度与韧性等综合性能上都是最佳的。