理论教育 应用化学书籍节探讨仿生材料的应用

应用化学书籍节探讨仿生材料的应用

时间:2023-10-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:另外,还包括利用仿生学原理研制的各种智能药物控释载体,以及各种骨组织修复材料。仿生材料研究的重点是“感觉器官的模拟”“神经元和神经网络的模拟”,基于上述研究成果而迅速发展了仿生机器人。迄今为止该学科未开拓的领域和未解决的问题非常之多,可以认为仿生材料学的学科体系还没有完全形成。

应用化学书籍节探讨仿生材料的应用

仿生材料,是指依据仿生学原理制造的各类用途迥异的装备与材料,既包括利用昆虫的复眼制造出来的复眼照相机,也包括依据人体力学原理制造出来的机械肢体,就像科幻电影里的场景。另外,还包括利用仿生学原理研制的各种智能药物控释载体,以及各种骨组织修复材料。因其所特有的结构与设计理念,显示出了与常规设计材料不同的性能,例如:在陆地上生活动物有肺,能够分离空气中的氧气,水里的鱼有鳃,能够分离溶解在水中的氧气,供给身体使用。人们仿照这种特性,制作了薄膜材料,用于制造高浓度氧气、分离超纯水等,以达到节省能源以及高分离率的目的。目前人们正在研制具有动物肺和鱼鳃那样功能的材料,如果研制成功的话,人类在水底世界的活动将会发生一场新的革命。

仿生材料研究的重点是“感觉器官的模拟”“神经元和神经网络的模拟”,基于上述研究成果而迅速发展了仿生机器人。而微小型机器人技术是近年来伴随微机械学、微电子学、信息网络、计算机技术、仿生技术、新材料新能源等迅猛发展,而形成的新兴前沿技术。近十年来,世界各国特别是西方发达国家十分重视微小型机器人技术研究,它在未来家庭服务、极限作业、危险救灾等方面将发挥不可替代的作用。世界先进国家在水下仿生航行体、模块化履带式侦察机器人、反恐排爆机器人、微型飞行器与自主导航驾驶仪等方面具有创新性研究特色,相关的应用示范研究也取得了丰硕成果。诸如仿生蝙蝠、仿生苍蝇、仿生蜻蜓、仿生蜘蛛等机器动物的问世,便是仿生学研究的成果。

随着时代的不断发展和纳米技术的不断成熟,纳米型仿生材料必定成为未来仿生材料的研究重点,对纳米仿生材料的功能需求也会越来越多。例如,人们对萤火虫的发光机制做了研究,其发光原因是化学能高效率地转化为光能,但是像萤火虫的这种能量变换方法目前人类还做不到。随着地球上现在所使用的能源逐渐枯竭,人类寻求新能源的任务已迫在眉睫,如果能够找到与某些生物类似的能够高效率地进行能量变换或者能量重组的材料与方法,将为人类的未来带来希望和光明。(www.daowen.com)

迄今为止该学科未开拓的领域和未解决的问题非常之多,可以认为仿生材料学的学科体系还没有完全形成。进行仿生材料的开发与研究之前,必须要学习和了解许多相关的专门知识,如高分子化学、蛋白质工程科学、遗传学、生物学,以及与其关联的技术等。因此,可以预见的是随着化学制备技术不断发展,以及对基因工程等相关领域进一步深入研究,人类利用仿生学原理制备的新型材料必将会越来越多,从而为人类的社会生活及家庭生活创造更多便利。

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