仿生材料化學包括哪些范疇

A. 仿生材料都有哪些

蒼蠅-----小型氣體分析儀。。
2。螢火蟲-----人工冷光；
3。電魚------伏特電池；
4。水母------水母耳風暴預測儀，
5。蛙眼------電子蛙眼
6。蝙蝠超聲定位器的原理------探路儀」。
7。藍藻-----光解水的裝置，
8。人體骨胳肌肉系統和生物電控制的研究，——步行機。
9。動物的爪子------現代起重機的掛鉤
10。動物的鱗甲------屋頂瓦楞
11。魚的鰭------槳
12。螳螂臂，或鋸齒草------鋸子
13。蒼耳屬植物-------尼龍搭扣。
14。龍蝦-------氣味探測儀。
15。壁虎腳趾------粘性錄音帶
16。貝-----外科手術的縫合到補船等-
17。鯊魚-----泳衣，
18。-鳥----飛機
19。魚------潛水艇
動物仿生學

生物學家通過對蛛絲的研究製造出高級絲線，抗撕斷裂降落傘與臨時吊橋用的高強度纜索。船和潛艇來自人們對魚類和海豚的模仿。

響尾蛇導彈等就是科學家模仿蛇的「熱眼」功能和其舌上排列著一種似照相機裝置的天然紅外線感知能力的原理，研製開發出來的現代化武器。

火箭升空利用的是水母、墨魚反沖原理。

科研人員通過研究變色龍的變色本領，為部隊研製出了不少軍事偽裝裝備。

科學家研究青蛙的眼睛，發明了電子蛙眼。

白蟻不僅使用膠粘劑建築它們的土堆，還可以通過頭部的小管向敵人噴射膠粘劑。於是人們按照同樣的原理製造了工作的武器—一塊干膠炮彈。

美國空軍通過毒蛇的「熱眼」功能，研究開發出了微型熱感測器。瞎御

我國紡織科技人員利用仿生學原理，借鑒陸地動物的皮毛結構，設計出一種KEG保溫面料，並具有防風和導濕的功能。

根據響尾蛇的頰窩能感覺到0.001℃的溫度變化的原理，人類發明了跟蹤追擊的響尾蛇導彈。人類還利用蛙跳的原理設計了蛤蟆夯。人類模仿警犬的高靈敏嗅覺製成了用於偵緝的「電子警犬」。科學家根據野豬的鼻子測毒的奇特本領製成了世界上第一批防毒面具。
仿生學是人類一直使用的方法，如模仿海豚皮而構造的"海豚皮游泳衣"、科學家研究鯨魚的皮膚時，發現其上有溝漕的結構，於是有個科學家就依照鯨魚皮構造，造成一個薄膜蒙在飛機的表面，據實驗可節約能源3%，若全國的飛機都蒙上這樣的表面，每年可節約幾十億。又如有科學家研究蜘蛛，發現蜘蛛的腿上沒有肌肉，有腳的動物會走，主要是靠肌肉的收縮，現在蜘蛛沒有肌肉為什麼會走路？經研究蜘蛛不是靠肌肉的收縮進行走路的，而是靠其中的"液壓"的結構進行走路，據此人們發明了液壓步行機……總之,從自然界得到啟迪,模仿其結構進行發明創造.這就是仿生學. 這是我們向自然界學習的一個方面。

另一方面,我們還可基乎以從自磨鋒岩然的規律中得到啟迪,利用其原理進行設計(包括設計演算法),這就是智能計算的思想。

智能計算

智能計算,也有人稱之為"軟計算"，就是借用自然界（生物界）規律的啟迪，根據其原理，模仿設計求解問題的演算法。如：人工神經網路技術、遺傳演算法、進化規劃、模擬煺火技術和群集智能技術等。

群集智能（Swarm Intelligence）

群居昆蟲以集體的力量，進行覓食、御敵、築巢的能力。這種群體所表現出來的"智能"，就稱之為群體智能。如蜜蜂采蜜、築巢、螞蟻覓食、築巢等。從群居昆蟲互相合作進行工作中，得到啟迪，研究其中的原理，以此原理來設計新的求解問題的演算法。

B. 仿生學的研究范圍主要包括：力學仿生、分子仿生、能量仿生、信息與控制仿生等。但這是什麼意思呢

仿生學是一門既古老又年輕的學科。

人們研究生物體的結構與功能工作的原理，並根據這些原理發明出新的設備、工具和科技，創造出適用於生產，學習和生活的先進技術。

研究范圍

1、力學仿生

是研究並模仿生物體大體結構與精細結構的靜力學性質，悄畢以及生物體各組成部分在體內相對運動和生物體在環境中運動的動力學性質。

例如，建築上模仿貝殼修造的大跨度薄殼建築，模仿股骨結構建造的立柱，既消除應力特別集中的區域，又可用最少的建材承受最大的載荷。軍事上模仿海豚皮膚的溝槽結構，把人工海豚皮包敷在船艦外殼上，可減少航行揣流，提高航速；

2、分子仿生

是研究與模擬生物體中酶的催化作用、生物膜的選擇性、通透性、生物大分子或其類似物的分析和合成等。例如，在搞清森林害蟲舞毒蛾性引誘激素的化學結構後，合成了一種類似有機化合物，在田間捕蟲籠中旅運塌用千萬分之一微克，便可誘殺雄蟲；

3、能量仿生

是研究與模仿生物電器官生物發光、肌肉直接把化學能轉換成機械能等生物體中的能量轉換過程；

4、信息與控制仿生

信息與控制仿生是研究與模擬感覺器官、神經元與神經網路、以及高級中樞的智能活動等方面生物體中的信息處理過程。

例如，根據象鼻蟲視動反應製成的「自相關測速儀」可測定飛機著陸速度。根據鱟復眼視網膜側抑制網路的工作原理，研製成功可增強圖像輪廓、提高反差、從而有助於模糊目標檢測的—些裝置。已建立的神經元模型達100種以上，並在此基礎上構造出新型計算機。

模仿人類學習過程，製造出一種稱為「感知機」的機器，它可以通過訓練，改變元件之間聯系的權重來進行學習，從而能實現模式識別。此外，它還研究與模擬體內穩態，運動控制、動物的定向與導航等生物系統中的控制機制，以及人-機系統的仿生學方面。

某些文獻中，把分子仿生與能量仿生的部分內容稱為化學仿生，而把信息和控制仿生的部分內容稱為神經仿生。

仿生學的范圍很廣，信息與控制仿生是一個主要領域。一方面由於自動化向智能控制發展的需要，另一方面是由於生物科學已發展到這樣一個階段，使研究大腦已成為對神經科學最大的挑戰。

人工智慧和智能機器人研究的仿生學方面——生物模式識別的研究，大腦學習記憶和思維過程的研究與模擬，生物體中控制的可靠性和協調問題等——是仿生學研究的主攻方面。

控制與信息仿生和生物控制論關系密切。兩者都研究生物系統中的控制和信息過程，都運用生物系統的模型。但前者的目的主要是構造實用人造硬體系統；而生物控制論則從控制論的一般原理，從技術科學的理論出發，為生物行為尋求解釋。

最廣泛地運用類比、模擬和模型方法是仿生學研究方法的突出特點。其目的不在於直接復制每一個細節，而是要理解生物系統的工作原理，以實現特定功能為中心目的。—般認為，在仿生學研究中存在下列三個相關的方面：生物原型、數拆圓學模型和硬體模型。前者是基礎，後者是目的，而數學模型則是兩者之間必不可少的橋梁。

由於生物系統的復雜性，搞清某種生物系統的機制需要相當長的研究周期，而且解決實際問題需要多學科長時間的密切協作，這是限制仿生學發展速度的主要原因。

5、細胞仿生學

細胞仿生學也在水過濾領域初露崢嶸，科學家們希望借用人體與植物體內存在的一種薄膜（只讓水進出微生物的細胞），將海水變成飲用水。在這一思路的指導下，他們研製出了一種「水通道」濾水設備，這款配備了「內部水通道（Aquaporin Inside）」技術的纖細薄膜，有望將海水變成飲用水，讓臟水變成干凈水。

與此同時，光合作用過程也正被科學家們用於能源的捕獲和存儲領域。美國康奈爾大學薩賓設計實驗室的科學家們正在研製名為「電子皮膚（eSkin）」的適應性建築外層，這一外層利用了肺部細胞的特性，讓建築可與周圍環境有效地相互作用。

很多能源問題解決方案都在採用這一原則，包括生物電池的研製等。據報道，美國猶他大學的研究人員根據人體的新陳代謝過程——幾乎所有的活體微生物都用葡萄糖來製造能量，研製出了一種生物電池，這款電池用糖做燃料，用天生擁有能量轉化屬性的酶做催化劑。

(2)仿生材料化學包括哪些范疇擴展閱讀

人類仿生

自古以來，自然界就是人類各種技術思想、工程原理及重大發明的源泉。種類繁多的生物界經過長期的進化過程，使它們能適應環境的變化，從而得到生存和發展。勞動創造了人類。人類以自己直立的身軀、能勞動的雙手、交流情感和思想的語言，在長期的生產實踐中，促進了神經系統尤其是大腦獲得了高度發展。

因此，人類無與倫比的能力和智慧遠遠超過生物界的所有類群。人類通過勞動運用聰明的才智和靈巧的雙手製造工具，從而在自然界里獲得更大自由。人類的智慧不僅僅停留在觀察和認識生物界上，而且還運用人類所獨有的思維和設計能力模仿生物，通過創造性的勞動增加自己的本領。

魚兒在水中有自由地游來游去的本領，人們就模仿魚類的形體造船，以木槳仿鰭。相傳早在大禹時期，我國古代勞動人民觀察魚在水中用尾巴的搖擺而游動、轉彎，他們就在船尾上架置木槳。

通過反復的觀察、模仿和實踐，逐漸改成櫓和舵，增加了船的動力，掌握了使船轉彎的手段。這樣，即使在波濤滾滾的江河中，人們也能讓船隻航行自如。

鳥兒展翅可在空中自由飛翔。據《韓非子》記載魯班用竹木作鳥「成而飛之，三日不下」。然而人們更希望仿製鳥兒的雙翅使自己也飛翔在空中。

早在四百多年前，義大利人列奧納多·達·芬奇和他的助手對鳥類進行仔細的解剖，研究鳥的身體結構並認真觀察鳥類的飛行。設計和製造了一架撲翼機，這是世界上第一架人造飛行器。

以上這些模仿生物構造和功能的發明與嘗試，可以認為是人類仿生的先驅，也是仿生學的萌芽。

2019年10月4日，瑞士等國研究人員開發出一種仿生假腿，可讓使用者有自然「觸地」的感覺，且無需大腦刻意控制設備即可行走

參考資料來源：網路-仿生學

參考資料來源：網路-仿生

C. 仿生材料簡介

目錄

• 1 拼音
• 2 相容性
• 3 力學性能

1 拼音

fǎng shēng cái liào

仿生材料或生物材料與工業材料的最大區別是在生理環境下使用。移植在生物體內的仿生材料，除了能達旦判到補鈣的目的以外拍遲搭，對周圍組織和血液不應該有不良的影響，即應具有生物相容性。另外，植入人體的仿生材料，應有足夠的力學性能，不能發生脆性破裂、疲勞斷裂及腐蝕破壞等，即應具有力學相容性。

2 相容性

通常，仿生材料植入人體後，都是在非常嚴重的腐蝕環境中使用。例如，牙科材料是在與口腔內粘膜、唾液、硬組織牙齒以及大氣接觸狀態下使用。而整形外科材料，則與軟硬組織（如筋、骨骼、肌腱）等接觸，並處在血液、間質液、淋巴液、關節潤滑液等液體浸蝕狀態下使用。因此，仿生材料應具備的生物學條件是：一是無毒無過敏反應，具有化學穩定性；二是具有良好的耐腐蝕性；三是沒有致癌性和抗原性；四是不會引起血液凝固和溶血；五是不會引起異常的新陳代謝；六是不會在生物體內變質，產生吸附物和沉澱物。

3 力學性能

仿生材料的最終使用形式是製成人體襲拿內可接受的器官或器件。因此仿生材料必須與人體結構（包括器官）的力學性能相容。為此，仿生材料應具備以下力學性能：一是有一定的靜載強度（包括抗拉、壓縮、彎曲和剪切強度）；二是有適當的彈性模量和硬度；三是具有耐疲勞和耐磨性；四是具有良好的潤滑性。其中，解決摩擦磨損是人工關節材料的關鍵。

D. 有哪些東西是仿生學

仿生學科技有：

一、烏賊與側壁氣墊船

魷魚是一種神奇的海洋動物，被稱為海洋火箭。它的最高時速可達150公里，這主要取決於它的結構簡單和安全可靠的高速水射流推進器。它被模仿成一個側壁氣墊船，帶有噴水推進器，每秒可達40米，能夠在低於一米深的淺水中加速。

二、魚兒與船

魚有在水中自由移動的能力。人們模仿魚的形狀造船，用槳模仿魚鰭。傳說早在大禹時代，中國古代勞動人民就看到魚用尾巴在水裡盪來盪去，把木槳放在船尾。

經過反復的觀察、模仿和實踐，船舶逐漸變為櫓和舵，提高了船舶的動力，掌握了船舶的轉向手段。這樣，即使在翻滾的河流中，人們也能使船隻自由航行。

三、蝴蝶與衛星控溫系統

當人造地球衛星在太空中受到強烈的陽光照射時，衛星上的各種精密儀器儀表很容易「烘烤」或「凍結」。蝴蝶的體表上長出一層薄薄的鱗片，用來調節體溫。科學家們仿照蝴蝶翅膀的結構，為人造衛星的太陽能表面設計載入了一種和蝴蝶鱗片相仿的控溫系統。

四、蒼蠅與照相機

美國斯坦福大學電腦科學系華人博士生吳義仁，與幾名研究員創制出手提「光場相機」又稱蠅眼照相機。蒼蠅的每隻小眼能獨立成像，並能迅速地分辨物體的形狀和大小。

科學家模仿蒼蠅的復眼，製成了「蠅眼」照相機。
這種照相機的鏡頭由1329塊小透鏡組成。它還可以拍攝電影的特技畫面，使電影產生神奇的效果。昆蟲的復眼是由千萬個小眼組成的，由於小眼之間的相互抑制，使眼具有突出影像的邊框、增大清晰度的功能。

五、長頸鹿與宇航員

長頸鹿之所以能將血液通過長長的頸輸送到頭部，是由於長頸鹿的血壓很高。據測定，長頸鹿的血壓比人的正常血壓高出2倍。這樣高的血壓為什麼不會導致長頸鹿患腦溢血而死亡呢？這和長頸鹿身體的結構有關。長頸鹿血管周圍的肌肉非常發達，能壓縮血管，控制血流量。

科學家由此受到啟示，在訓練宇航員對，設置特殊器械，讓宇航員利用這種器械每天鍛煉，以防止宇航員血管周圍肌肉退化；在宇宙飛船升空時，科學家根據長頸鹿利用緊綳的皮膚可控制血管壓力的原理，研製了飛行服「抗荷服」。抗荷服上安有充氣裝置，隨著飛船速度的增高，抗荷服可以充入一定量的氣體。

E. 仿生學有哪些

仿生學是一門跨學科的科學領域，它涉及生物學、機械工程、計算機科學、材料學等多個學科的交叉研究。以下是一些仿生學世差寬的應用領域和示例：
1.仿生材料：仿生材料是通過對自然界中生物體的結構和功能進行研究，設計和製造具有類似特性的新材料。例如，仿照蓮花葉的微觀結構製造的自清潔材料，仿照鯊魚皮膚的納米結構製造的防污材料等。
2.仿生機器人：仿生機器人是通過研究生物體的結構和行為慶岩，設計和製造與生物體類似的機器人。例如，仿照昆蟲的翅膀和運動方式設計的飛行器，仿照鱷魚的口腔和運動方式設計的水陸兩棲機器人等。
3.仿生醫學：仿生醫學是通過研究生物體的結構和生理機能，開發和應用醫療設備和技術。例如，仿照魚類泳鰭設計的人工心臟瓣膜，仿照蜻蜓翅膀的微結構製造的綳帶等。
4.仿生建築：仿生建築是通過研究自然界中生物體的形態、結構和功能，設計和建造符合人類需求的建築物。例如，仿照鳥巢設計的奧運場館，仿照蜂巢結構設計的建築外殼等。
5.仿搜亮生感測器：仿生感測器是通過研究生物體的感知器官和神經系統，開發和應用新型感測器。例如，仿照昆蟲視覺系統設計的高靈敏度感測器，仿照魚類的鱗片設計的壓力感測器等。
這些示例只是仿生學應用的冰山一角，仿生學的研究還有很多其他方向和應用。

F. 仿生材料有什麼

例1 最早開始研究並取得成功的仿生材料之一就是模仿天然纖維和人的皮膚的接觸感而製造的人造纖維。對蠶或者蜘蛛吐出的絲,人類自古就有很大的興趣,這些絲純粹是由蛋白質構成,特別是蠶絲,具有溫暖的觸感和美麗的光澤。二十世紀以來,人們模仿蠶吐絲的過程研製了各種化學纖維的紡絲方法,此後又模仿生物纖維的吸濕性、透氣性等服用性能研製了許多新型纖維,例如,牛奶蛋白質與丙烯晴共聚纖維(東洋紡) ,商品名為稀苤的高吸濕性纖維(旭化成) 等等。這些產品的出現顯示了人類仿造生物纖維表面細微形態與內部構造取得了成功 。另外人們還對蠶的產絲體進行了卓有成效的研究(日本農業生物資源研究所) ,並且對蜘蛛絲也進行了研究(日本島根大學) ,研究者們期待著有朝一日能夠製造出與蠶絲完全一樣的人造絲。
例2 在陸地上生活的動物有肺,能夠分離空氣中的氧氣,水裡的魚有鰓,能夠分離溶解在水中的氧氣,供給身體使用。人們仿造這種特性,製作了薄膜材料,用於製造高濃度氧氣、分離超純水等,以達到節省能源以及高分離率的目的 。目前人們正在研製具有動物肺和魚鰓那樣功能的材料,如果研製成功的話,人類在水底世界的活動將發生一場新的革命。
例3 生物為了維持生命,能夠非常高效地進行各種能量之間的相互轉換,這是在廣闊的生物界都能看到的現象。例如,人們對螢火蟲的發光機製作了研究,其發光原因是由於化學能高效率地轉化為光能。雖然人類在化學領域中已體驗了遺傳信息的鑰匙- 核酸的魅力,在試管中實現其功能的研究也取得了很大的進步,但是像螢火蟲的這種能量變換方法目前人類還做不到。隨著地球上現在所使用的能源逐漸枯竭,人類尋求新能源的任務已迫在眉睫,如果能夠找到象某些生物那樣能夠高效率地進行能量變換或者能量重組的材料與方法,將為人類的未來帶來希望和光明。
例4 卵是鳥類和爬蟲類生育在體外的動物的最大細胞。它的殼,是石灰質構成的,內部有卵白和卵黃。美國學者Finks 對此發表了非常有趣的假說,認為卵的結構無論從力學或者工學的觀點來思考,都有許多值得學習的地方,人類現在的包裝技術與之相比相形見絀。卵殼的形成過程與牙齒和骨頭的發育過程相同,被稱之為鈣化過程,與無機和有機的界面化學相關,據有關報道,人們正在研究一種人造骨。相信在不遠的將來,通過對有機和無機復合材料形成技術的研究,不僅在包裝技術方面人們會學習和採用生物卵沒巧燃殼的形成方式,同時在醫學科學中也會開創新的領域。
例5 植物也為我們提供了許多有趣的現象,例如我們常見的西瓜是一種含水量極高的水果,在它的啟發下,人們研製了一種與西瓜纖維素構造相似的超吸水性樹脂,它是用特殊設計的高分子材料製造的,能夠吸收超越自身重量數百倍到數千倍的水份,現在已用於廢油的回收,既經濟又高效。這種材料如果進一步得到完善的話,將來液體的包裝和輸送就可能用一種全新的技術來代替。比如,將來的飲料就不再是用現在的杯子來裝,而是只要用一片薄膜即可。
例6 植物在復合材料力學寬握性能方面,也有許多獨特的魅力。例如,從竹子的斷面來看,一種稱之為纖枯虛維束的組織密布在竹子的表皮,竹子的內部卻很稀少,這樣的結構形成了一種高強度的復合材料。但是當竹子還是竹筍的時候,這種纖維束在竹筍的斷面上是均勻分布的,隨著竹筍的生長,纖維束逐漸向外側移動,最終形成最佳構造。再例如,樹的年輪是由在冬天和夏天的生長不同而形成。這些能夠方向性生長,形成高強度復合材料的過程,使人們受到了啟示,最近,高分子世界已出現了研製這種方向型復合材料的動向,當然這並不是件易事。但這種成長型復合材料,也將是復合材料未來的研究方向之一。
例7 最後再舉一例,用手觸摸含羞草的葉片,它就會像動物那樣收縮。在這一種啟發下,日本奧林巴斯公司的植田康弘研製了一種可以伸到小腸里的內視鏡,他在內視鏡的筒狀部分使用了一種與含羞草葉片表面結構相似的彈性膜材料,它在腸道流體的壓力下,會沿著軸向自動伸長或彎曲,從而使內視鏡的筒狀部分與腸道保持同一形狀。
抱歉，樓主，從網上抄的，有點長