仿生材料發展與未來

生物經過長久的演化，發展出許多適應環境的特性。仿生材料便是模仿這些生物特性開

發的材料。通常把仿照生命系統的運行模式和生物材料的結構規律而設計制造的人工材料稱

為仿生材料（Biomimetic Materials）。

仿生材料發展與未來

德國是仿生領域的國家。2001 年，德國在政府資金的援助下，設立了由 28 個研究

組織構成的產學官合作網絡——BIOKON（Bionics Competence Network），負責推進仿生產

業發展。后又于 2011 年，在政府的支持下舉辦了世界*仿生領域的貿易展覽會。

日本方面也于 2013 年在日本學術振興會（JSPS）的科學研究費助成制度的支持下，集

結不同領域的研究人員和技術人員啟動了仿生領域項目，后又于 2014 年成立了 NPO 法人仿生推進協議會。

另外，法國可持續發展委員會（CGDD）、美國國防研究計劃局（DARPA）、美國

國家科學基金會（NSF）紛紛在政策或資金方面積極支持自己國家的仿生技術發展。我國政

府于 2016 年 8 月頒布的“十三五”規劃中也重點提到了要發展仿生材料。

zui近一年，各國政府大力支持，關鍵技術不斷突破，世界各國在仿生材料領域都取得了

不俗的成績。

2015 年 11 月，歐盟科研理事會（ERC）提供 350 萬歐元全額資助，由德國斯圖加特新

材料研究所（INM）科研人員領導的歐洲 SWITCH2STICK 研發團隊，通過模仿壁虎腳上的

*細毛粘合力，成功研制出細纖維硅膠材料和其它高分子聚合物材料，其*的粘合強度

表現在，1 平方厘米表面積足夠承受 1 輛汽車的重力。德國馬普學會智能系統研究所（Max

Planck Institute for Inligent Systems）受飛蛾眼睛啟發，開發了一種新型的表面處理技術，

可以使鏡片不反光，從而減少激光器的能量損失。

2016 年 2 月，來自美國哈佛大學的研究團隊受沙漠甲蟲、仙人掌和豬籠草的啟發，結合

多種生物體的特性設計出一種高性能仿生材料，可更為有效地從空氣中收集水。這一方法不

僅可用于解決某些地區干旱缺水的問題，也為未來仿生學發展打開了新的思路。3 月，美國

加州大學研究團隊從貽貝、沙塔蠕蟲等海洋生物分泌的膠黏蛋白中獲得靈感，發明了一種可

在水下進行快速黏結的新型膠水。5 月，美國麻省理工學院、美國美容產品公司 Living Proof

與生物材料企業 Olivo Labs 共同研發出名為“第二層皮膚”的仿生材料 Strateris，可用于緩解濕疹、銀屑病等嚴重皮膚疾病。

2016 年 8 月 9 日，日本凸版印刷株式會社模仿閃蝶呈現深藍色的結構，在不使用色素的

情況下，利用其核心的納米結構設計技術和多層薄膜形成技術，開發出一種可以顯現顏色的

“閃蝶薄片（morpho sheet）”。此外，日本還在積極開發“仿生數據庫（biomimetics data-

base）”，這是的嘗試。

仿生材料發展與未來

2016 年 10 月，中國科技大學模仿人類足弓等常見彈性拱結構，成功設計制備出具有層

狀微拱結構的碳納米組裝體材料，因其*的超彈性耐疲勞性能和耐高低溫能力，有望應用

于特種條件下的力學傳感和探測等領域。同年 10 月，同一研究團隊通過模擬天然珍珠母生

長過程，制備了人工仿生結構材料，這種材料具有與天然珍珠母高度相似的化學組分和

微觀結構，并因此兼具強度及韌性，有望用于人工骨骼等領域。

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