结构仿生与功能材料/赵兴科编著

定价：39.00元

出版时间：2024.7

ISBN 978-7-5024-9836-8

9787502498368

内容提要

本书主要阐述了新材料领域的仿生材料及其制造技术。书中选取荷叶、壁虎、蜘蛛、贝壳等动植物为仿生对象，沿着宏观到微观、结构到功能、仿生制备到应用等主线，较为全面地介绍了特殊润湿表面材料、动态黏附表面材料、高弹纤维材料、坚韧材料和轻质刚性材料的构效关系与制备技术。

本书可作为高等院校材料、冶金、机械等专业的本科和研究生教材，也可供材料加工、工程制造等相关专业的科技人员参考。

目录

1绪论1

1.1神奇的大自然1

1.2仿生现象与仿生学2

1.2.1仿生现象2

1.2.2仿生学5

1.3材料仿生概述8

1.3.1天然生物材料的特点8

1.3.2人造材料的特点14

2荷叶仿生与特殊润湿表面材料20

2.1莲荷与莲荷效应20

2.1.1莲荷20

2.1.2莲荷效应21

2.2莲荷效应的机理23

2.2.1静态润湿23

2.2.2动态润湿27

2.2.3莲荷效应的构效关系29

2.3材料表面微纳结构制备方法32

2.3.1刻蚀法33

2.3.2沉积法41

2.3.3模板法44

2.3.4其他方法49

2.4荷叶仿生材料及其应用53

2.4.1荷叶仿生材料53

2.4.2荷叶仿生的应用60

知识点小结65

复习思考题65

3壁虎趾掌仿生与动态黏附材料66

3.1壁虎及其他攀壁生物66

3.1.1壁虎攀壁研究简史66

3.1.2壁虎的趾掌67

3.1.3其他攀壁生物的趾掌69

3.2壁虎趾掌的黏附70

3.2.1壁虎脚掌的吸附机制假说70

3.2.2壁虎趾掌黏附力计算71

3.2.3壁虎趾掌黏附力的实验测定72

3.3壁虎趾掌的脱附74

3.3.1壁虎趾掌脱附74

3.3.2壁虎脚掌黏附与脱附79

3.4壁虎趾掌仿生材料83

3.4.1表面结构设计与材料选用83

3.4.2壁虎趾掌仿生材料制备方法84

3.5壁虎仿生材料的应用87

3.5.1黏附胶带87

3.5.2基于动态黏附仿生材料的攀壁器械90

知识点小结92

复习思考题92

4蜘蛛丝仿生与柔韧材料93

4.1蜘蛛与蜘蛛网93

4.1.1蜘蛛93

4.1.2蜘蛛网95

4.2蜘蛛丝96

4.2.1蜘蛛丝的种类96

4.2.2蜘蛛丝的性能97

4.2.3蜘蛛丝蛋白99

4.3蜘蛛丝的构效关系106

4.3.1高强度106

4.3.2超弹性107

4.3.3高韧性108

4.4蜘蛛丝的合成109

4.4.1生物产丝109

4.4.2蜘蛛丝蛋白原液112

4.4.3仿蜘蛛丝材料的化学合成120

4.5蜘蛛丝及其仿生材料的应用122

知识点小结124

复习思考题124

5贝壳仿生与刚韧材料125

5.1贝壳概述125

5.1.1贝壳的种类125

5.1.2贝壳的作用与价值127

5.2贝壳的组织结构131

5.2.1贝壳的宏观结构131

5.2.2贝壳的微观结构133

5.2.3贝壳的珍珠层136

5.3贝壳的力学性能与构效关系140

5.3.1力学性能141

5.3.2增韧机制146

5.4贝壳的天然生长154

5.4.1海洋软体动物的生长周期154

5.4.2贝壳的成长155

5.4.3生物矿化机制157

5.5贝壳珍珠层仿生材料的制备158

5.5.1沉积法159

5.5.2相分离法169

5.5.3机械组装174

5.5.4仿生合成178

5.5.5其他制造工艺180

知识点小结185

复习思考题186

科学术语187

参考文献189