仿生功能材料

本书是教育部战略性新兴领域“十四五”高等教育系列教材之一。功能材料是国家新材料产业的重要组成部分，而仿生功能材料则是基于仿生学原理的创新研究成果，它已成为材料学发展的创新领域和重要组成部分。 全书共7章，首先从阐述功能材料及仿生功能材料的基础知识入手，然后以功能材料的分类为基础，系统地介绍了仿生力学材料、仿生光学材料、仿生磁性功能材料、仿生声学材料、仿生电学材料、能源仿生材料等领域的相关理论知识和最新进展。在编写过程中，编者遵循从基础理论到技术开发、产业应用的逻辑顺序，以科学性为宗旨、实用性为指导，兼顾深度与广度，并力求趣味性，同时有机地融入了课程思政元素、科技前沿展望、产业发展与趋势分析等内容。值得一提的是，书中融入了大量仿生功能材料的实例与最新进展，旨在让读者对仿生功能材料有一个全方位的认知。 本书适合用作高等学校仿生学、材料学、物理学、生物医学与健康，以及工程技术等相关专业及学科教师、本科生、研究生的教学和科学研究参考书，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。

高等院校教师

目录 前言 第1章绪论1 11功能材料的定义、分类与应用1 111功能材料的定义1 112功能材料的分类2 113功能材料的应用3 12仿生功能材料的定义与特征6 121仿生功能材料的定义6 122仿生功能材料的特征6 思考题7 参考文献7 第2章仿生力学材料8 21仿生浸润材料8 211界面浸润基础理论8 212自然界超浸润界面9 213智能响应浸润界面11 214仿生浸润材料的应用16 22仿生黏附材料18 221生物结构黏附19 222生物材料黏附23 223仿生黏附材料的应用24 23仿生摩擦材料27 231仿生耐磨材料27 232仿生减阻材料30 233仿生润滑材料35 24仿生抗冲击材料38 241抗冲击生物材料的特征与典型 结构38 242生物材料抗冲击机制42 25其他仿生力学材料44 251仿生减振材料减振机制44 252仿生隔振材料隔振机理46 思考题47 参考文献48 第3章仿生光学材料51 31光的基本性质与能量分析51 311光谱区及其分类51 312辐射测量的基本概念53 313表面光学反射的基本原理55 314辐射制冷原理60 315普朗克黑体辐射定律61 316光在样品表面的热量平衡62 32光学功能材料基础62 321光子晶体与光子带隙62 322光学BraggSnell定律65 323结构色65 324仿生光学材料的概念66 33仿生光散射材料66 331自然界中光散射材料的生物 模型66 332仿生光散射材料的制备方法与 应用67 34仿生光吸收材料69 341自然界中光吸收材料的生物 模型69 342仿生光吸收材料的应用70 35仿生光子晶体材料72 351自然界中光子晶体材料的生物 模型72 352仿生光子晶体材料的应用72 思考题74 参考文献74 第4章仿生磁性功能材料76 41磁学与磁性材料基础76 411磁学基础76 412磁性材料的分类与应用81 42仿生磁感知材料88 421生物磁感知机制88 422仿生磁感知材料及应用92 43仿生磁性吸波材料99 431吸波理论与吸波材料分类99 432仿生磁性复合吸波材料106 思考题112 参考文献112 第5章仿生声学材料115 51声学、声学材料与仿生声学材料 基础115 511声波的基本性质115 512声学材料的基本性质117 513声子晶体118 514声学材料的分类120 515声学材料的应用范围124 516仿生声学材料的概念与特征125 52仿生吸声与隔声材料126 521仿生木材结构吸声材料126 522仿生茎秆结构吸声材料128 523仿生蛾翼结构吸波隐形材料129 524仿生猫头鹰羽毛隔声材料130 525仿生鲨鱼皮隔声材料132 526仿生蜘蛛网轻质隔声材料133 53方向敏感仿生声学材料133 531仿生耳蜗及耳蜗细胞感知声波 材料134 532仿生海豚声呐控制低频声波 材料135 533仿生蝙蝠声呐识别场景材料136 534仿生气泡结构增透声波材料137 思考题138 参考文献138 第6章仿生电学材料140 61仿生热电材料140 611热电效应及相关输运机理140 612热电材料及器件概述144 613仿生热电材料的应用147 62仿生光电材料149 621光电材料概述149 622仿生光电材料的应用153 63仿生压电材料156 631压电材料的压电原理156 632压电材料的主要参数159 633仿生压电材料的应用160 思考题164 参考文献164 第7章能源仿生材料166 71能源的基本概念及种类166 711传统化石能源166 712新能源168 713储能方式169 72油田仿生材料170 721石油开采技术中的仿生原型170 722仿生石油钻头172 723仿生可控黏附压裂材料172 724仿生钻井液173 725仿生油田海底管道防护材料175 73新能源仿生材料175 731仿生燃料电池175 732太阳能电池的仿生178 733风力仿生结构设计182 74储能仿生材料184 741输氢管道的特征与仿生184 742锂电池仿生材料与设计185 743仿生储热材料191 75节能仿生材料193 751节能仿生建筑设计193 752节能仿生智能窗197 753节能仿生建筑材料199 思考题200 参考文献200