什么样的材料叫仿生材料？有什么作用？

现实生活中我们接触过很多动植物，它们都属于生物学的范畴。地球上所有的生物都是由理想的无机或有机物质结合而成的。动植物铸造身体所用的材料包括纤维素、木质素、几丁质、蛋白质和核酸等。，它们的结构非常复杂。许多生物的一些构造材料对我们来说是完全未知的。这些材料大多是在常温常压下形成的，可以发挥独特的作用。当人们充分了解这些生物现象后，应用到材料科学技术中，即仿生材料。

功能:

1最早研究成功的仿生材料之一，就是模仿天然纤维与人体皮肤接触感觉而制成的人造纤维。自古以来，人们对蚕或蜘蛛就有极大的兴趣。这些丝绸是由蛋白质制成的，尤其是丝绸，具有温暖的触感和美丽的光泽。20世纪以来，人们通过模仿桑蚕的纺纱过程，开发出了化学纤维的各种纺纱方法，然后又通过模仿生物纤维的吸湿性、透气性等服用性能，开发出了许多新的纤维，例如牛奶蛋白、腈纶、丙烯酸* * *聚纤维(东洋纺)，商品名为稀疏高吸湿性纤维(旭化成化学)等。这些产品的出现，说明人类已经成功模仿了生物纤维的精细表面形态和内部结构。此外，人们还对蚕的丝体(日本农业生物资源研究所)和蜘蛛丝(日本岛根大学)进行了卓有成效的研究，研究人员期待着有一天能制造出与丝完全一样的人造丝。

生活在陆地上的动物有肺，可以分离空气中的氧气，水中的鱼有鳃，可以分离溶解在水中的氧气，供给身体。模仿这一特性，人们制作了薄膜材料，用来产生高浓度的氧气，分离超纯水，以达到节约能源和高分离率的目的。目前，人们正在开发具有动物肺和鱼鳃功能的材料。如果它们研制成功，人类在海底世界的活动将发生一场新的革命。

生物为了维持生命，可以非常高效地转换各种能量，这是在广阔的生物界中可以看到的现象。比如，人们研究过萤火虫的发光机理，这是由于化学能高效转化为光能。虽然人类在化学领域已经体验到了遗传信息的关键——核酸的魅力，在试管中实现其功能的研究也取得了很大的进展，但这种像萤火虫一样的能量转化方式目前人类还不可能实现。随着地球上使用的能源逐渐枯竭，人类迫切需要寻求新的能源。如果能像某些生物一样，找到能高效转化或重组能量的材料和方法，将为人类的未来带来希望和光明。

卵是鸟类和爬行动物体外出生的动物中最大的细胞。它的壳是石灰质的，里面是蛋清和蛋黄。美国学者Finks发表了一个很有意思的假说，认为鸡蛋的结构无论从力学角度还是工程学角度都有很多值得学习的地方，人类的包装技术与之相比相形见绌。蛋壳的形成过程与牙齿和骨骼的发育过程一样，称为钙化过程，与无机和有机界面化学有关。据相关报道，人们正在研究一种人造骨。相信在不久的将来，通过对有机无机复合材料成型技术的研究，人们不仅会在包装技术中学习和采用生物蛋壳的成型方法，还会在医学上开辟新的领域。

植物也给我们提供了许多有趣的现象。比如我们常见的西瓜，就是一种含水量极高的水果。受其启发，人们研发了一种类似西瓜纤维素的高吸水树脂。它由特殊设计的高分子材料制成，可以吸收比自身重量多几百倍到几千倍的水。现在已经用于废油的回收，既经济又高效。如果这种材料得到进一步改进，未来液体的包装和运输可能会被一种全新的技术所取代。比如以后饮料不再用杯子装，只用一片薄膜。

植物在复合材料的力学性能上也有很多独特的魅力。比如从竹子的横切面来看，竹子的表面密集分布着一种叫做纤维束的组织，但是竹子的内部却非常少见，形成了一种高强度的复合材料。然而，当竹子还是竹笋时，这种纤维束就均匀地分布在竹笋的横截面上。随着竹笋的生长，纤维束逐渐向外移动，最终形成最佳结构。再比如，树的年轮是冬天和夏天不同的生长形成的。这些可以定向生长，形成高强度复合材料的工艺，给了人们启发。最近，在聚合物世界中出现了开发这种定向复合材料的趋势，这当然不是一件容易的事情。但这种不断生长的复合材料也将是复合材料未来的研究方向之一。

最后，用手触摸含羞草的叶子，它会像动物一样收缩。受此启发，日本奥林巴斯公司的上田开发了一种可以伸入小肠的内窥镜。他在内窥镜的圆柱部分使用了一种类似于含羞草叶子表面结构的弹性膜材料，这种材料会在肠液的压力下自动沿轴向拉伸或弯曲，从而使内窥镜的圆柱部分保持与肠道相同的形状。

综上所述，仿生材料是用人造高分子材料来模仿从细胞到纤维到各种器官到整个生物体的功能。