仿生材料發(fā)展與未來

生物經(jīng)過長久的演化，發(fā)展出許多適應(yīng)環(huán)境的特性。仿生材料便是模仿這些生物特性開

發(fā)的材料。通常把仿照生命系統(tǒng)的運(yùn)行模式和生物材料的結(jié)構(gòu)規(guī)律而設(shè)計(jì)制造的人工材料稱

為仿生材料（Biomimetic Materials）。

仿生材料發(fā)展與未來

德國是仿生領(lǐng)域的ling先國家。2001 年，德國在政府資金的援助下，設(shè)立了由 28 個(gè)研究

組織構(gòu)成的產(chǎn)學(xué)官合作網(wǎng)絡(luò) BIOKON（Bionics Competence Network），負(fù)責(zé)推進(jìn)仿生產(chǎn)

業(yè)發(fā)展。后又于 2011 年，在政府的支持下舉辦了世界*仿生領(lǐng)域的國際貿(mào)易展覽會(huì)。

日本方面也于 2013 年在日本學(xué)術(shù)振興會(huì)（JSPS）的科學(xué)研究費(fèi)助成制度的支持下，集

結(jié)不同領(lǐng)域的研究人員和技術(shù)人員啟動(dòng)了仿生領(lǐng)域項(xiàng)目，后又于 2014 年成立了 NPO 法人仿生推進(jìn)協(xié)議會(huì)。

另外，法國可持續(xù)發(fā)展委員會(huì)（CGDD）、美國國防研究計(jì)劃局（DARPA）、美國

國家科學(xué)基金會(huì)（NSF）紛紛在政策或資金方面積極支持自己國家的仿生技術(shù)發(fā)展。我國政

府于 2016 年 8 月頒布的 十三五 規(guī)劃中也重點(diǎn)提到了要發(fā)展仿生材料。

zui近一年，各國政府大力支持，關(guān)鍵技術(shù)不斷突破，世界各國在仿生材料領(lǐng)域都取得了

不俗的成績。

2015 年 11 月，歐盟科研理事會(huì)（ERC）提供 350 萬歐元全額資助，由德國斯圖加特新

材料研究所（INM）科研人員領(lǐng)導(dǎo)的歐洲 SWITCH2STICK 研發(fā)團(tuán)隊(duì)，通過模仿壁虎腳上的

超強(qiáng)細(xì)毛粘合力，成功研制出細(xì)纖維硅膠材料和其它高分子聚合物材料，其超強(qiáng)的粘合強(qiáng)度

表現(xiàn)在，1 平方厘米表面積足夠承受 1 輛汽車的重力。德國馬普學(xué)會(huì)智能系統(tǒng)研究所（Max

Planck Institute for Inligent Systems）受飛蛾眼睛啟發(fā)，開發(fā)了一種新型的表面處理技術(shù)，

可以使鏡片不反光，從而減少激光器的能量損失。

2016 年 2 月，來自美國哈佛大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)受沙漠甲蟲、仙人掌和豬籠草的啟發(fā)，結(jié)合

多種生物體的特性設(shè)計(jì)出一種高性能仿生材料，可更為有效地從空氣中收集水。這一方法不

僅可用于解決某些地區(qū)干旱缺水的問題，也為未來仿生學(xué)發(fā)展打開了新的思路。3 月，美國

加州大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)從貽貝、沙塔蠕蟲等海洋生物分泌的膠黏蛋白中獲得靈感，發(fā)明了一種可

在水下進(jìn)行快速黏結(jié)的新型膠水。5 月，美國麻省理工學(xué)院、美國美容產(chǎn)品公司 Living Proof

與生物材料企業(yè) Olivo Labs 共同研發(fā)出名為 第二層皮膚 的仿生材料 Strateris，可用于緩解濕疹、銀屑病等嚴(yán)重皮膚疾病。

2016 年 8 月 9 日，日本凸版印刷株式會(huì)社模仿閃蝶呈現(xiàn)深藍(lán)色的結(jié)構(gòu)，在不使用色素的

情況下，利用其核心的納米結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)和多層薄膜形成技術(shù)，開發(fā)出一種可以顯現(xiàn)顏色的

閃蝶薄片（morpho sheet） 。此外，日本還在積極開發(fā) 仿生數(shù)據(jù)庫（biomimetics data-

base） ，這是全球的嘗試。

仿生材料發(fā)展與未來

2016 年 10 月，中國科技大學(xué)模仿人類足弓等常見彈性拱結(jié)構(gòu)，成功設(shè)計(jì)制備出具有層

狀微拱結(jié)構(gòu)的碳納米組裝體材料，因其優(yōu)越的超彈性耐疲勞性能和耐高低溫能力，有望應(yīng)用

于特種條件下的力學(xué)傳感和探測等領(lǐng)域。同年 10 月，同一研究團(tuán)隊(duì)通過模擬天然珍珠母生

長過程，制備了人工仿生結(jié)構(gòu)材料，這種材料具有與天然珍珠母高度相似的化學(xué)組分和

微觀結(jié)構(gòu)，并因此兼具強(qiáng)度及韌性，有望用于人工骨骼等領(lǐng)域。

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