浅谈仿生材料资料.ppt

浅谈 五组 李玉发 张书铭 杨羽西 仿生材料指模仿生物的各种特点或特性而开发的材料。仿生材料学是仿生学的一个重要分支，是化学、材料学、生物学、物理学等学科的交叉。受生物启发或者模仿生物的各种特性而开发的材料称仿生材料，仿生材料在21世纪将为人类做出更大的贡献。 模拟海参的生物医学塑料 大脑植入电极有助于治疗神经类疾病，但是常用的质地较硬塑料将大大削减治疗的有效性。2008年，凯斯西储学院的科学家发现海参的皮肤是一种有效解决方案。 研究负责人克里斯托夫-韦德从聚合物基质中的精细纤维素纤维中研制一种新材料，该材料就像海参一样可以在僵硬与松软状态之间转换。如果没有水，这种适应性较强的医学材料将变得僵硬，当添加水就会变得柔软。麦吉说：“这种材料可从柔软海绵状变得坚硬，它能使我们变得更加健康。” 化学方法固定二氧化碳 二氧化碳在许多人眼中是一种应致力减排的温室气体，但对于植物则不然，二氧化碳是植物生长不可或缺的能量之源。美国一家绿色塑料制造公司同样把二氧化碳视为一种能源，他们利用一种催化剂，把乙醇生产过程中产生的二氧化碳与一种石化材料相结合，生产出了塑料。 作为化学方法固定二氧化碳的方向之一，二氧化碳制塑料对我国实现碳捕集、封存与利用具有重要意义。一方面，二氧化碳制塑料可以在很多领域替代传统塑料，从而减少了生产传统塑料过程中的碳排放；另一方面，生产一吨树脂消耗0.4-0.5吨左右的二氧化碳，也体现了二氧化碳资源化利用 的经济价值。二氧化碳制塑料与强化采油（CO2-EOR）类似，在减少CO2排放的同时，可为企业带来收益。 中海油投资1.522亿元人民币建设的3000吨/年二氧化碳可降解塑料项目也于2008年三季度建成投产，该项目采用中科院长春应化所技术，已成功将二氧化碳可降解塑料吹膜并制作成环保塑料袋。 江苏中科金龙化工股份公司早于2007年就形成了2.2万吨/年的二氧化碳树脂生产能力（一条2000吨/年和一条20000吨/年的生产线），该项目采用中科院广州化学所技术。中科金龙已经开发了二氧化碳树脂在涂料、保温材料、薄膜等多个领域的应用。中科金龙公司计划在2015年前实现10万吨/年的二氧化碳树脂产能。 蘑菇能做什么？ 利用真菌制作的材料 　在世界上生产的纤维材料中，有一种网状菌丝体，它由纤维缠绕，显得毫无织物纹路，更无法测定其性能，可它却成为当今世界发达国家最看好的可再生资源。而且当它废弃时，还可以成为复合材料工业中最为看好的再生资源，即废旧利用原材料。 　美国纽约一家称为Ecovative　Design的纤维开发公司将这种菌丝缠绕材料设计为建筑用复合材料。由此，他们再也不用传统所用的高成本聚氨酯树脂，取而代之，他们认为，真菌细丝纤维网的作用更好。这种很细的菌丝活跃度很强，纤维丝生长长度可达8英里，可替代天然胶。其终端产品除了做包装材料外，还可以做绝缘材料、服装纤维材料等等。 引人瞩目的是，它具有很强的生物降解作用。而它的原材料却来源于农业副产品，如棉田秸秆、种子渣滓壳、植物茎杆和其他农业废料。 真菌菌丝体具有十分稳定的性能，可防潮，可模塑，可低变应原，它还是最佳的天然阻燃材料。根据美国材料试验协会ASTM测试，真菌菌丝体符合相关的应用标准。 依据Ecovative实验室的反复测试，他们发现，菌丝体的生长需要各种农业副产品，如麦秆、稻草和其他庄稼秸秆。其中棉秸秆是菌丝体最佳生长介质，菌丝体遇到天鹅绒般的介质时，会快速生长。当然，这种材料也取决于秸秆加工的方法。为了使菌丝体迅速生长，他们采取了生物技术，使其快速生长。若能把菌丝体介质放入模内，使其自然长成人们所需的模子，那么菌丝体形状可直接成为包装用品而进入商业市场。 棉纤维无纺物要做成一种形状往往需要多次加工，而菌丝体成型则省去了这些工序。成型后的菌丝体仅需加热脱水既能停止菌丝体继续生长，而直接成为包装用材。 　　从另一方面来说，如今建筑用材的特性大多硬脆，没有韧性，但是菌丝体却柔软无比，既可作坐垫，也可作鞋底材料，它柔韧灵活，经久耐用，弹性良好。由此，该公司开发的一种专用于运动鞋鞋底的材料，委托彪马公司生产。 　　不仅如此，该公司还为汽车工业开发出坐垫、消音和隔热材料。 模拟病毒的“电池材料” 美国麻省理工学院在其网站上宣称，该校研究人员日前开发出了一种新技术，可通过一种名为“M13”的病毒将太阳能电池的光电转换效率提高近三成。相关论文发表《自然·纳米技术》杂志上。 先前的研究已经发现，碳纳米管可以提高太阳能电池的转换效率。理想的情况下，碳纳米管会收集更多的电子，提高太阳能电池的表面积，从而产生更大的电流。但麻省理工学院的研究人员发现，该技术也存有一定的局限性。碳纳米管有两种，按功能可分为半导体类碳纳米管和导线类碳纳米管，两种纳米管不但在作用上不同，还容易发生