仿生材料 前途无量

【前言】仿生材料 前途无量由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。美国哈佛大学的詹姆斯·韦弗等人研究发现，螳螂虾进化出了很特别的身体结构，如它那复杂的复眼能看到从紫外线到红外线的各种光线。更令人惊奇的是，它的螯里面有一种比现有合成材料更牢固和坚韧的多重结构，每个都能抵御灾难性破损；即使它的螯在雨点般的敲击后受损，...

在材料科学领域，许多发明和成果的最初灵感，都来自大自然中某些生物的启示，这就是通常所谓的仿生材料。例如，广为人知的“莲花效应”，就是人们从荷叶表面的某些特性发现的——荷叶的表面有许多微小的乳突，让水不能在上面停留；水滴形成后会从荷叶上滚落，同时将灰尘带走。受此启发，人们发明了自洁窗户和先进的外墙涂料。

又如，研究发现，海洋生物乌贼和斑马鱼天生有一种改变自身颜色的能力，这是由它们体内的色素细胞决定的。受此启发，人们最终发明了一种“电致变色聚合物”的纤维，它可依据所施加的电场改变颜色。

之所以具有这种功能，是因为它的化学链中的电子可以吸收不同波长的光线。因此，在将电线与一组蓄电池连接后，这种纤维织物的每个交叉点都将变成一个如同电视或电脑屏幕上的小光点，即像素。穿上用它制成的服装，人们就可以根据自己的心情和所处环境的需要，通过微型开关来调控服装的颜色，使自己与周围环境的色彩融为一体，所以这种服装又被称作“变色龙”服装。如果用它制成军服或帐篷，就可以使前线的士兵完全“消失”在背景里。

最近，科学家又将目光投向了蚕茧。英国牛津大学的戴维·波特等人研究了蚕茧的结构，发现它那质轻、强韧、多孔的特性不仅可以保护蚕蛹不受外界威胁的伤害，而且作为理想的参照物，可据此开发出先进的“仿生复合材料”，用来制造防护性头盔和轻型装甲，这对于那些经常遭遇路边炸弹等爆炸物威胁的人群来说，无疑可以起到减少伤亡、挽救生命的作用。同时还可以开发出用于汽车外壳的防冲撞新材料，增强汽车的安全性。

与此同时，一种名为“螳螂虾”的甲壳纲动物也引起了科学家的兴趣。这种小动物既非螳螂也非虾，只是因为长相相似而得名。螳螂虾以蜗牛、螃蟹等动物为食，能用钳子般的前螯击碎它们的外壳，力度高达500牛顿。

美国哈佛大学的詹姆斯·韦弗等人研究发现，螳螂虾进化出了很特别的身体结构，如它那复杂的复眼能看到从紫外线到红外线的各种光线。更令人惊奇的是，它的螯里面有一种比现有合成材料更牢固和坚韧的多重结构，每个都能抵御灾难性破损；即使它的螯在雨点般的敲击后受损，其身体也会安然无恙。

通过纳米级的剖析，研究人员进一步发现，螳螂虾的螯之所以具有极强的抗撞击能力，还因为它的体内有3种矿物成分和功能各不相同的区域：其一是在准备出击时，螳螂虾会把螯团成一个大头棒，其厚度是相邻附器的5倍。第二个区域叫撞击区，也就是螯的外层，它含有羟磷灰石，这种薄薄的物质也出现在脊椎动物的骨骼和牙齿中，厚度只有50～70纳米。通常情况下，这样的薄层很容易碎裂，但它下面有一层脱乙酰几丁质，可以分散撞击力并防止裂痕扩散。第三个区域分布在螯的侧面，硬度更低一点，有助于进一步分散撞击力。正是靠着这种特殊的三叉结构，螳螂虾的螯坚韧无比。

模仿这种构造，有可能帮助人们研制出更好的防弹服——目前的防弹复合材料主要使用硅酸盐、玻璃纤维、特富龙和橡胶，其性能远不如螳螂虾的天然材料。除了可用作防弹服外，这种多层生物复合材料还可用来制造多种其他高强度有机混合材料，如工业陶瓷等，或者为它们的研发提供重要借鉴。

仿生材料领域取得的累累硕果，正在改变因成本不断上涨和原材料日益稀缺而陷入困境的某些行业，其发展前景十分看好。