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结构仿生学 课件 第2章 生物材料性与结构仿生方式.pptx

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生物材料特性生物材料结构仿生方式生物材料结构仿生仿贝壳结构材料设计范例

自组装分级结构自修复水合作用多功能合成条件环境适应性1.生物材料特性自组装分级结构多功能自修复进化和环境适应性水合作用温和的合成条件生物材料生物结构设计元素纤维螺旋重叠缝合梯度细胞管状层状生物材料特性和结构设计要素

构件结构仿生方式构材结构仿生方式联结结构仿生方式2.生物材料结构仿生方式生物材料几乎都是复合材料,不同物质、不同结构、不同增强体形态和尺度的复合使得生物材料具有远远超过单一常规材料的综合性能。

2.1构件结构仿生方式构件表面结构及仿生构件内部结构及仿生构件空间结构及仿生2.生物材料结构仿生方式生物材料表面结构仿生包括表面几何形态、结构形态、表面能、电荷、极性、亲水性、疏水性、键合种类仿生等,属于生物构件表面结构仿生。

2.1构件结构仿生方式构件表面结构及仿生构件内部结构及仿生构件空间结构及仿生2.生物材料结构仿生方式生物材料内部结构仿生包括材料内部微/纳结构、增强体结构、光特性、电磁特性仿生等,属于生物构件内部结构仿生。

2.1构件结构仿生方式构件表面结构及仿生构件内部结构及仿生构件空间结构及仿生2.生物材料结构仿生方式生物材料空间结构形式包括拱结构、薄壳结构、网架结构、网壳结构、折板结构、索结构和膜结构仿生等,属于生物构件空间结构仿生。

2.2构材结构仿生方式有机物形成过程及仿生无机物形成过程及仿生2.生物材料结构仿生方式(1)临近效应——酶可以把两个底物结合在活性部位上使之彼此靠近,并具有一定取向;(2)多元催化——即个基元催化反应结合在一起共同进行;(3)微环境效应——酶的活性中心相当于微环境;(4)诱导契合效应——酶与底物结合时可以改变底物的构象,部分地包围底物,使催化基团处于最有利的位置;(5)底物变形效应——酶与底物结合后,一部分结合能用来削弱底物的某些键,使底物较接近它的过渡态,降低反应活化能。

2.2构材结构仿生方式有机物形成过程及仿生无机物形成过程及仿生2.生物材料结构仿生方式生物矿化一般可分为四个阶段:(1)有机大分子预组织;(2)界面分子识别;(3)生长调制,无机相通过晶体生长进行组装得到亚单元,同时形态、大小、取向和结构受到有机分子组装体的控制;(4)细胞加工,在细胞参与下亚单元组装成高级的结构,这个阶段是造成生物矿化材料与人工材料差别的主要原因。

2.3构材结构仿生方式构件与构件联结结构及仿生构件与构材联结结构及仿生构件与基体联结结构及仿生2.生物材料结构仿生方式生物结构构件与构件联结方式包括点阵、桁架、网络、层叠、交叠、发散等。

2.3构材结构仿生方式构件与构件联结结构及仿生构件与构材联结结构及仿生构件与基体联结结构及仿生2.生物材料结构仿生方式生物结构构件与构材联结方式包括嵌合、复合、耦合、梯度、多孔、中空等。

2.3构材结构仿生方式构件与构件联结结构及仿生构件与构材联结结构及仿生构件与基体联结结构及仿生2.生物材料结构仿生方式

2.4仿贝壳结构材料设计范例确立产品/目的需求和选取生物对象提取仿生对象特征和简化仿生对象特征制备结构仿生材料2.生物材料结构仿生方式

1.讨论生物材料具有的功能特性哪些是与其结构特性相关的。讨论参考点:生物结构是生物行为、功能所以有效发挥的保证,是生物体的骨架、支撑、桥梁和纽带。生物材料具备的力学、声学、光学等特性是由其结构特性调控的么?讨论参考点:生物结构包括构件、构材和联结。

2.习题试述生物材料结构特性。生物材料的结构仿生方式包括什么?壁虎爪趾的结构特征是什么?其与力学性能的关系?鲨鱼鳞片微观结构特征与其力学性能关系?试述甲虫鞘翅结构色的主要构色机制及其对仿生变色材料的启发作用。试述骨中主要有机相及其结构特征。试述珍珠层的增韧机理及其对于陶瓷材料增韧的启发作用。影响竹的力学性能的主要因素是什么?

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