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      在豐富多彩的自然界中，種類繁多的生物經(jīng)過億萬年的漫長進(jìn)化過程和自然選擇，具備了極其精確和完善的適應(yīng)內(nèi)外環(huán)境的能力，其許多精巧奇妙的結(jié)構(gòu)與功能令人類嘆為觀止。仿生學(xué)的誕生以1960年全美第一屆仿生學(xué)討論會(huì)的召開為標(biāo)志，在此會(huì)議上“仿生學(xué)（Bionics）”一詞被美國的軍事學(xué)家斯蒂爾（J. Steele）首先提出。通俗的講，仿生學(xué)是向生物學(xué)習(xí)的科學(xué)，是人類有意識(shí)地將自然原理加以推廣應(yīng)用的一種思維方法。科學(xué)的講，仿生學(xué)是研究生物系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)以為工程技術(shù)提供新的設(shè)計(jì)思想及工作原理的科學(xué)。仿生的例子不勝枚舉如：飛機(jī)的問世是來自人類對飛禽鳥類的仿生，現(xiàn)代飛機(jī)的垂直起降，空中定懸后掉頭等諸多功能的實(shí)現(xiàn)也深受飛鳥和蚊蟲的啟發(fā)；飛蛾會(huì)使用星光導(dǎo)航術(shù)，人類仿此制成的天文導(dǎo)航導(dǎo)彈可以跨洲際而不受干擾等。 

      陶瓷材料和金屬材料、高分子材料并列為當(dāng)代三大固體材料。陶瓷材料主要由共價(jià)鍵與離子鍵鍵合，晶體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因而具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損等優(yōu)異性能，但是陶瓷材料的脆性問題一直制約著其進(jìn)一步發(fā)展，陶瓷材料的增韌一直是研究的熱點(diǎn)問題之一。研究人員提出纖維或晶須增韌補(bǔ)強(qiáng)、顆粒彌散強(qiáng)化、相變增韌等多項(xiàng)強(qiáng)韌化措施，也取得了積極的成果，但這些措施有限，沒有從本質(zhì)上解決陶瓷材料的脆性問題。人們發(fā)現(xiàn)貝殼珍珠層（圖1）雖然其組成的近95%是普通陶瓷碳酸鈣，但其綜合力學(xué)性能極佳，特別是斷裂韌性，比單相碳酸鈣陶瓷高2-3個(gè)數(shù)量級(jí)。研究表明珍珠層是一種天然層狀的有機(jī)相增韌陶瓷基復(fù)合材料。由此得到啟發(fā)，科學(xué)家們開始了貝殼珍珠層的仿生研究，用簡單的成分進(jìn)行復(fù)雜的結(jié)構(gòu)組合，改變以前復(fù)雜成分簡單結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思想。陶瓷材料的這種仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在很大程度上能改善陶瓷材料的脆性本質(zhì)，為陶瓷材料的強(qiáng)韌化提供了一條嶄新的研究和設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)。目前，國內(nèi)外研究人員在此方面已經(jīng)取得了許多激動(dòng)人心的研究成果。  

      在陶瓷材料領(lǐng)域，除了仿生自然界的動(dòng)物以外，還有仿生人類自己的，比較典型的如：人工骨材料。骨是一族生物礦物材料的總稱，它由低密度多孔滲水組織材料組成，卻有高的力學(xué)性能，人體骨骼的局部X光照片如圖2所示。骨是一種復(fù)合材料，其主體骨架為膠原纖維結(jié)構(gòu)，其中充填了納米級(jí)羥基磷灰石無機(jī)晶體，因此它可看作是無機(jī)納米材料增強(qiáng)的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合材料。骨的結(jié)構(gòu)外層為密質(zhì)骨（皮質(zhì)骨）和內(nèi)部為松質(zhì)骨，密質(zhì)骨致密而堅(jiān)硬，主要起到力學(xué)支撐作用，松質(zhì)骨具有泡沫狀結(jié)構(gòu)，其中充滿小血管和造血組織，主要起到營養(yǎng)的輸送作用。骨的強(qiáng)度比以陶瓷相為主的材料高很多，有機(jī)相是增加強(qiáng)度的主要原因，骨的獨(dú)特的多級(jí)結(jié)構(gòu)特征使其具有高強(qiáng)度、高韌性等力學(xué)性能。骨的特殊結(jié)構(gòu)啟發(fā)研究人員通過合成納米無機(jī)晶體以及在無機(jī)物框架中填充有機(jī)物晶片增強(qiáng)材料的性能，如國內(nèi)外研究較多的納米磷酸鈣生物陶瓷材料、羥基磷灰石／膠原復(fù)合人工骨材料等。為了制造人造器官，生物學(xué)家按照要求制備一種特殊的生物材料“支架”，這種“支架”可以是一種可降解的生物陶瓷材料，降解后的產(chǎn)物對人體無害，并能提供人體細(xì)胞生長場所。生物學(xué)家將人體細(xì)胞“種”在“支架”上，并提供合適的生長因子，讓細(xì)胞分泌出建造組織或器官所需的細(xì)胞間質(zhì)，這就是目前研究較熱的組織工程學(xué)，其也是仿生骨骼生長過程的結(jié)果。 

      材料科學(xué)技術(shù)與生物技術(shù)、信息技術(shù)和能源技術(shù)一起成為現(xiàn)代社會(huì)文明發(fā)展的四大支柱。從材料的角度來研究生物體的規(guī)律，進(jìn)行仿生設(shè)計(jì)，為新材料的設(shè)計(jì)和制備開辟了新的途徑。目前仿生學(xué)已經(jīng)成為高新科技領(lǐng)域一門嶄新學(xué)科，在眾多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。各類新型的高強(qiáng)度陶瓷，納米陶瓷、生物陶瓷材料、組織工程支架材料的問世，提高了人類的生活質(zhì)量、安全而又豐富多采。而這些新材料的發(fā)明，都是科學(xué)家們研究仿生學(xué)獲得新發(fā)現(xiàn)之后，從自然界的生物體中或人體自身深入認(rèn)識(shí)后得到技術(shù)靈感的結(jié)果。而這一系列新材料的出現(xiàn)標(biāo)志著一個(gè)新時(shí)代的到來！