圖解仿生技術

第1章　仿生學與仿生材料
1.1　仿生學簡介 2
1.2　仿生材料  2
1.3　材料的結構仿生 3
1.3.1　貝殼及其層狀結構  3
1.3.2　螳螂蝦及其螯棒結構  4
1.3.3　蜘蛛絲及其纖維結構  4
1.3.4　木材及其獨特孔道結構  6
1.3.5　骨骼及其有序結構  7
1.3.6　樹根及其自修復性  9
1.3.7　棉花及其輕柔飄逸特性  10
1.3.8　鐵定甲蟲及其盔甲結構  10
1.4　材料的功能/智能仿生  11
1.4.1　荷葉及其超疏水性  11
1.4.2　蝴蝶翅膀及其結構色  11
1.4.3　北極熊皮毛及其保溫性  12
1.4.4　貽貝絲足及其黏附性  13
1.4.5　變色龍皮膚及其變色機制  14
1.4.6　仙人掌及其集水原理  14
1.4.7　壁虎腳墊及其黏著性  15
1.4.8　水稻葉及其各向異性  16
1.4.9　鯊魚皮膚及其減阻防污性  17
1.4.10　槐葉、豬籠草及其超滑性 18
第2章　仿生技術制備特殊潤濕性材料
2.1　固體表面潤濕性機制與模型  20
2.1.1　固體表面潤濕過程  20
2.1.2　氣/液/固三相體系潤濕性模型 21
2.1.3　液/液/固三相體系潤濕性模型 24
2.2　特殊潤濕性材料簡介 26
2.2.1　超疏水-超親油性表面  26
2.2.2　超親水-超疏油性表面  27
2.2.3　超雙疏性表面  28
2.2.4　超親水-水下超疏油性表面  29
2.2.5　杰納斯（Janus）特殊潤濕性表面 30
2.3　特殊潤濕性材料的仿生制備技術 33
2.3.1　自組裝技術  34
2.3.2　噴/滴涂技術  35
2.3.3　溶膠-凝膠技術  37
2.3.4　化學沉積技術  38
2.3.5　水熱法、水熱合成技術  40
2.3.6　真空-高壓浸漬技術  41
2.3.7　磁控濺射技術  44
2.3.8　模板技術  45
2.3.9　原位聚合技術  45
2.3.10　異相成核技術 49
2.3.11　刻蝕技術 49
2.3.12　電化學沉積技術 53
2.3.13　化學鍍技術 55
2.3.14　相分離技術 57
2.3.15　靜電紡絲技術 60
2.3.16　3D 打印技術  62
2.3.17　冷凍干燥技術 65
2.3.18　交替沉積技術 68
第3章　仿生技術制備智能（響應）材料
3.1　磁場響應型智能材料 73
3.1.1　磁場響應材料的作用原理  73
3.1.2　仿生技術制備磁場響應材料  74
3.2　pH 值響應型智能材料 75
3.2.1　pH 值響應材料的作用原理 75
3.2.2　仿生技術制備pH 值響應材料  76
3.3　光響應型智能材料 79
3.3.1　光響應材料的作用原理  79
3.3.2　仿生技術制備光響應材料  79
3.4　溫度響應型智能材料 82
3.4.1　溫度響應材料的作用原理  82
3.4.2　仿生技術制備溫度響應材料  83
3.5　電場響應型智能材料 84
3.5.1　電場響應材料的作用原理  84
3.5.2　仿生技術制備電場響應材料  85
3.6　力響應型智能材料 87
3.6.1　力致變色智能材料及其仿生制備  87
3.6.2　壓阻壓力傳感材料及其仿生制備  88
3.7　離子刺激響應型智能材料  89
3.7.1　陽離子響應材料及其仿生制備  89
3.7.2　陰離子響應材料及其仿生制備  92
3.8　其他（多重）刺激響應型智能材料 93
3.8.1　氣體刺激響應材料及其仿生制備  93
3.8.2　溶劑刺激響應材料及其仿生制備  95
3.8.3　濕度刺激響應型智能材料及其仿生制備  97
3.8.4　多重刺激響應型智能材料及其仿生制備  99
第4章　仿生機器人與傳感技術
4.1　仿生機器人 102
4.1.1　仿生機器人分類  102
4.1.2　仿生機器人歷史進程  103
4.2　陸地仿生機器人 104
4.2.1　足式機器人  104
4.2.2　跳躍機器人  107
4.2.3　攀爬機器人  108
4.3　空中仿生機器人 110
4.3.1　仿昆蟲機器人  110
4.3.2　仿鳥機器人  111
4.3.3　仿蝙蝠機器人  112
4.4　水下仿生機器人 113
4.4.1 仿魚機器人  114
4.4.2 仿軟體類機器人  115
4.5 視覺仿生探測技術 116
4.5.1 仿螳螂蝦視覺成像技術  117
4.5.2 仿鷹眼探測技術  119
4.5.3 仿魚眼凝視紅外成像技術  120
4.5.4 仿人眼視網(wǎng)膜傳感技術  121
4.5.5 仿昆蟲復眼成像技術  122
4.6 聽覺仿生探測技術 123
4.6.1 人耳對聲音的感知過程  123
4.6.2 仿人耳聽覺感知模型  124
4.6.3 目標聲音識別分類器  124
4.7 力覺、觸覺處理技術 125
4.7.1 力觸覺的物性信息識別  125
4.7.2 力觸覺再現(xiàn)裝置  126
4.7.3 力反饋數(shù)據(jù)手套  127
4.7.4 仿生皮膚  128
4.8 仿人機器人 128
第5章　仿生技術的發(fā)展與應用
5.1 藥物遞送領域 133
5.1.1 蛋白質類原料  134
5.1.2 多糖類原料  135
5.1.3 纖維素氣凝膠類  138
5.1.4 殼聚糖類  140
5.1.5 海藻酸鹽類  141
5.1.6 復合纖維素類  143
5.2 海水淡化領域 144
5.2.1 直接炭化木材  145
5.2.2 碳納米材料與木材復合  147
5.2.3 半導體材料與木材復合  149
5.2.4 高分子聚合物與木材復合  150
5.2.5 貴金屬材料與木材復合  152
5.3 結構損傷檢測領域 153
5.3.1 壓電材料  154
5.3.2 外貼式壓電傳感器  155
5.3.3 表面涂覆式壓電傳感器  156
5.4 可穿戴電子器件領域 158
5.4.1 電子皮膚  158
5.4.2 柔性太陽能電池  160
5.4.3 柔性超級電容器  162
5.4.4 納米發(fā)電機  164
5.4.5 柔性屏幕  166
5.5 水體凈化領域 167
5.5.1 油水分離  168
5.5.2 消毒殺菌  172
5.5.3 有機染料去除  175
5.5.4 重金屬離子吸附  177
5.6 健康監(jiān)測領域 179
5.6.1 柔性電子可穿戴設備  179
5.6.2 可穿戴變色傳感器  181
5.7 其他研究與應用 183
參考文獻 186
作者簡介 189
作者發(fā)表的主要論文和著作 190