仿生材料：设计与合成

仿生材料是通过学习、模仿和优化自然界生物材料的结构与功能，开发出的新一代材料，具有性能优于传统人工材料、可更好服务于人类等特点。仿生材料的研究将自然界材料的结构和功能协同互补有机结合，为解决现有科学技术难题提供了新思路、新理论和新方法。 本书共分9章，系统阐释了仿生材料的研究内容与研究意义、可供模仿的材料模本、仿生材料的设计理念与基本要素，重点介绍了各类仿生材料的研究热点、设计原则、应用领域。本书具有系统性、前沿性、创新性和趣味性，特别是书中详述的大量生动实例和最新研究进展，将会让读者收获颇丰。 本书可作为仿生科学与工程、材料科学与工程、化学、生物工程、机械工程等专业的教师、本科生、研究生的教学或科学研究参考书，也可供相关学科专业的研究人员、技术人员和管理人员参考。

梁云虹，吉林大学工程仿生教育部重点实验室，教授，博士生导师，工程仿生国家地方联合实验室常务副主任、工程仿生国家国际合作基地副主任，英国曼彻斯特大学航天与机械学院访问学者。国家自然科优秀青年基金获得者，国家未来科学家项目获得者，吉林大学唐匡特聘领军教授、吉林大学双带头人工作室负责人、吉林大学优秀青年教师精英培养计划获得者。教育部人才项目评审专家，教育部学位论文评审专家、国家自然基金项目评审专家。担任国际仿生工程学会青年委员、《JournalofBionicEngineering》、《Bio-DesignandManufacturing》青年编委和吉林省增材制造学会秘书长等。 近年来主要从事仿生功能材料制造与多功能3D打印装备开发研究，主持主持国家自然基金、科技部重点研发专项子项、装备预研教育部联合基金、军委基础加强课题等国家、省部级项目20余项；一作者或通讯在AdvancedScience、AdvancedFunctionalMaterials、Small等杂志发表SCII/EI论文60篇以上，出版《仿生学导论》、《耦合仿生学》专著2部，牵头制订机械部件轻量化国家团体标准1项。获吉林省青年科技奖、中国商业联合会科技进步二等奖、中国机械工业联系合科技进步二等奖、教育部科技进步二等奖、吉林省技术发明奖一等奖、吉林省自然科学学术成果奖二等奖等省部级奖励7项。

第1章材料仿生学概述001 1.1材料仿生学含义001 1.2材料仿生学研究内容002 1.3仿生材料的分类007 1.4材料仿生学研究意义009 参考文献009 第2章大自然中的材料011 2.1生物材料011 2.1.1生物功能材料特性研究011 2.1.2生物现象材料特性研究015 2.2生活材料018 2.2.1日常生活材料研究018 2.2.2人文生活材料研究023 2.2.3本体生活材料研究027 2.3生境材料035 2.3.1自然景观材料研究036 2.3.2自然现象材料研究041 2.3.3自然生态材料研究046 参考文献049 第3章材料仿生设计理念054 3.1基于生物材料成分与结构特性的设计054 3.2基于生物材料形成过程的仿生设计059 3.3基于生物质的仿生设计066 3.3.1动物生物质材料仿生设计066 3.3.2植物生物质材料仿生设计073 3.3.3微生物生物质材料仿生设计080 3.4基于物质与能量传递行为的仿生设计083 3.4.1光合作用084 3.4.2新陈代谢087 3.5基于生境材料的仿生设计089 参考文献093 第4章材料仿生研究前沿097 4.1仿生超材料097 4.2仿生石墨烯材料103 4.3类生命仿生活性材料108 4.4微型电池仿生材料112 4.5仿生类脑材料117 4.6仿生柔性传感材料120 参考文献124 第5章仿生复合材料127 5.1仿生复合材料设计原则127 5.1.1复合相设计127 5.1.2复合界面设计130 5.2仿生高分子基复合材料134 5.3仿生金属基复合材料138 5.4仿生无机非金属基复合材料141 参考文献144 第6章仿生结构材料146 6.1仿生结构材料设计原则146 6.2仿生多孔结构材料153 6.3仿生螺旋结构材料157 6.4仿生梯度结构材料160 参考文献164 第7章仿生功能材料167 7.1仿生功能材料设计原则167 7.2仿生超浸润材料171 7.3仿生变色材料177 7.4仿生超强韧材料181 参考文献185 第8章仿生智能材料187 8.1仿生智能材料设计原则187 8.2仿生感知与驱动材料189 8.3仿生4D材料197 8.4仿生形状记忆材料201 8.5仿生传感材料206 参考文献212 第9章结论与展望215