天然生物材料仿生设计

本书是教育部战略性新兴领域“十四五”高等教育系列教材“新材料”领域建设教材。全书共6章，包括天然生物材料的基础知识、基于天然生物材料结构或性能等的仿生设计方法、仿生设计实例等。 天然生物材料的基础知识包括典型天然生物材料贝壳、竹、木材、蜘蛛丝和骨的化学组成、组织结构、形成机理和性能特征；基于天然生物材料结构或性能等的仿生设计方法包括基于天然生物材料化学成分、组织结构、优异性能的仿生材料制备方法和性能表征手段；仿生设计实例包括仿贝壳材料、仿竹材料、仿木材料、仿蜘蛛丝材料和仿骨材料，以及仿生材料在工程中的应用现状和发展趋势。 本书可以作为普通高等院校仿生科学与工程专业本科生、研究生的教学用书，也可供从事相关领域研究的科技人员及高等院校相关专业的师生参考。

高等院校教师

目录 前言 第1章绪论1 11天然生物材料简介1 111天然纤维1 112生物组织2 113结构蛋白3 114生物矿物3 12天然生物材料的分类4 121按照来源分类4 122按照性能分类4 13天然生物材料的研究现状及应用前景4 14基于天然生物材料仿生设计的发展 展望7 思考题9 第2章贝壳材料及其仿生设计10 21贝壳材料的化学组成10 211元素组成11 212矿物组成11 213有机组成11 22贝壳的组织结构12 221棱柱层13 222珍珠层15 223交叉片层16 23贝壳的性能17 231力学性能18 232韧化机制18 24基于贝壳材料的仿生设计21 241仿生层状复合陶瓷材料21 242仿生矿化沉积薄膜25 243金属基仿贝壳材料26 244仿贝壳材料的实例和应用前景29 思考题36 第3章竹材料及其仿生设计37 31竹材料的化学组成37 32竹材料的组织结构43 321竹材料的宏观结构43 322竹材料的微观组织结构43 323竹材料的结构特征46 33竹材料的性能48 331力学性能48 332磨损性能56 333振动阻尼性能56 34基于竹材料的仿生设计59 341仿竹薄壁结构材料59 342仿竹层压单板复合材料62 343仿竹炭纤维复合材料64 344仿竹轻质减振层压结构材料65 345仿竹超级电容器结构材料65 思考题68 第4章木材及其仿生设计69 41木材的种类69 42木材的化学组成70 43木材的结构特点72 431木材的组织结构72 432木材的细胞形态73 433木材的孔隙结构74 44木材的性能75 441力学性能75 442声学性能76 443热学性能77 444电学性能78 45基于木材的仿生设计80 451仿木材陶瓷材料80 452仿木材电池材料83 453仿木材结构材料85 思考题86 第5章蜘蛛丝材料及其仿生设计87 51蜘蛛丝的化学组成89 52蜘蛛丝的组织结构90 521蜘蛛丝的种类90 522蜘蛛丝的微观结构94 53蜘蛛丝的性能97 531力学性能97 532超收缩性能98 533热学性能99 534变色性能100 54基于蜘蛛丝材料的仿生设计101 541仿蜘蛛丝纺织材料101 542仿蜘蛛丝医用材料102 543仿蜘蛛丝高性能材料103 544仿蜘蛛丝机器人104 545仿蜘蛛丝膜材料106 思考题108 第6章骨材料及其仿生设计109 61骨的形态特征109 62骨材料的化学组成111 621骨组织的细胞组成111 622骨基质的化学组成112 63骨的组织结构及特点113 631骨的组织结构113 632骨的组织结构特点114 64骨材料的性能116 641力学特性116 642内分泌功能117 643造血功能118 65基于骨材料的仿生设计118 651仿骨材料的基材种类119 652基于骨结构的仿生设计121 653仿骨材料实例及应用前景123 思考题129 参考文献130