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| 編輯推薦： |
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天然生物材料的基础知识包括典型天然生物材料贝壳、竹、木材、蜘蛛丝和骨的化学组成、组织结构、形成机理和性能特征；基于天然生物材料结构或性能等的仿生设计方法包括基于天然生物材料化学成分、组织结构、优异性能的仿生材料制备方法和性能表征手段；仿生设计实例包括仿贝壳材料、仿竹材料、仿木材料、仿蜘蛛丝材料和仿骨材料，以及仿生材料在工程中的应用现状和发展趋势。
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| 內容簡介： |
本书是战略性新兴领域“十四五”高等教育系列教材“新材料”领域建设教材。全书共6章，包括天然生物材料的基础知识、基于天然生物材料结构或性能等的仿生设计方法、仿生设计实例等。
天然生物材料的基础知识包括典型天然生物材料贝壳、竹、木材、蜘蛛丝和骨的化学组成、组织结构、形成机理和性能特征；基于天然生物材料结构或性能等的仿生设计方法包括基于天然生物材料化学成分、组织结构、优异性能的仿生材料制备方法和性能表征手段；仿生设计实例包括仿贝壳材料、仿竹材料、仿木材料、仿蜘蛛丝材料和仿骨材料，以及仿生材料在工程中的应用现状和发展趋势。
本书可以作为普通高等院校仿生科学与工程专业本科生、研究生的教学用书，也可供从事相关领域研究的科技人员及高等院校相关专业的师生参考。
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| 目錄：
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目录
前言
第1章绪论1
11天然生物材料简介1
111天然纤维1
112生物组织2
113结构蛋白3
114生物矿物3
12天然生物材料的分类4
121按照来源分类4
122按照性能分类4
13天然生物材料的研究现状及应用前景4
14基于天然生物材料仿生设计的发展
展望7
思考题9
第2章贝壳材料及其仿生设计10
21贝壳材料的化学组成10
211元素组成11
212矿物组成11
213有机组成11
22贝壳的组织结构12
221棱柱层13
222珍珠层15
223交叉片层16
23贝壳的性能17
231力学性能18
232韧化机制18
24基于贝壳材料的仿生设计21
241仿生层状复合陶瓷材料21
242仿生矿化沉积薄膜25
243金属基仿贝壳材料26
244仿贝壳材料的实例和应用前景29
思考题36
第3章竹材料及其仿生设计37
31竹材料的化学组成37
32竹材料的组织结构43
321竹材料的宏观结构43
322竹材料的微观组织结构43
323竹材料的结构特征46
33竹材料的性能48
331力学性能48
332磨损性能56
333振动阻尼性能56
34基于竹材料的仿生设计59
341仿竹薄壁结构材料59
342仿竹层压单板复合材料62
343仿竹炭纤维复合材料64
344仿竹轻质减振层压结构材料65
345仿竹超级电容器结构材料65
思考题68
第4章木材及其仿生设计69
41木材的种类69
42木材的化学组成70
43木材的结构特点72
431木材的组织结构72
432木材的细胞形态73
433木材的孔隙结构74
44木材的性能75
441力学性能75
442声学性能76
443热学性能77
444电学性能78
45基于木材的仿生设计80
451仿木材陶瓷材料80
452仿木材电池材料83
453仿木材结构材料85
思考题86
第5章蜘蛛丝材料及其仿生设计87
51蜘蛛丝的化学组成89
52蜘蛛丝的组织结构90
521蜘蛛丝的种类90
522蜘蛛丝的微观结构94
53蜘蛛丝的性能97
531力学性能97
532超收缩性能98
533热学性能99
534变色性能100
54基于蜘蛛丝材料的仿生设计101
541仿蜘蛛丝纺织材料101
542仿蜘蛛丝医用材料102
543仿蜘蛛丝高性能材料103
544仿蜘蛛丝机器人104
545仿蜘蛛丝膜材料106
思考题108
第6章骨材料及其仿生设计109
61骨的形态特征109
62骨材料的化学组成111
621骨组织的细胞组成111
622骨基质的化学组成112
63骨的组织结构及特点113
631骨的组织结构113
632骨的组织结构特点114
64骨材料的性能116
641力学特性116
642内分泌功能117
643造血功能118
65基于骨材料的仿生设计118
651仿骨材料的基材种类119
652基于骨结构的仿生设计121
653仿骨材料实例及应用前景123
思考题129
参考文献130
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| 內容試閱：
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材料是人类赖以生存和发展的物质基础。20世纪70年代，人们把信息、材料和能源誉为当代文明的三大支柱；20世纪80年代，以高技术群为代表的新技术革命，又把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。这主要是因为材料与国民经济建设、国防建设和人民生活密切相关。进入21世纪后，新一代材料风起云涌，信息、能源、生物等领域的革命和颠覆，无一例外地依赖于材料的研究突破。材料学是一门研究材料的组成、结构、制备工艺及其性能和应用之间相互关系的学科。它为材料的设计、制造、工艺优化和合理使用提供了科学依据。现代材料学不仅注重各类材料本身的特性，还强调不同材料之间的交叉性和综合性。材料学的基础理论部分涵盖了材料的性能、结构、制备方法、相图等内容。通过这些基础理论的学习，可以掌握材料在不同条件下的行为规律，从而更好地进行材料设计和改进。
材料学的内容非常广泛，包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料等多种类型。每种材料都有其独特的性质和应用领域。材料学还涉及材料的生产过程，即从原料到成品的全过程。随着科技的发展，新材料不断涌现，如纳米材料、智能材料等，它们在信息技术、生物医学、能源存储等领域展现出巨大的潜力。因此，材料学的研究不仅限于传统的金属、陶瓷和高分子材料，还包括新兴材料的研究与开发。总之，作为一门基础性学科，材料学的发展对于推动科技进步和社会发展具有重要意义。它不仅是理工科学生的重要专业课，也是从事相关研究和生产的科研人员与工程技术人员必须具备的基本知识体系。通过系统地学习材料学，可以全面了解材料世界的概貌，并为未来的研究和发展打下坚实的基础。为了开阔专业视野，培养复合型人才，促进天然生物材料在我国的研究和应用，适应天然生物材料的发展趋势，更全面地反映生物材料的最新科技成果，本书介绍了五种天然生物材料，便于读者掌握目前天然生物材料的最新发展现状。
本书的第1章为天然生物材料的基础知识，阐述天然生物材料的概念、分类、研究现状与应用前景及其仿生设计发展趋势；第2章为贝壳材料及其仿生设计，阐述了贝壳材料的化学组成、组织结构、性能和基于贝壳材料的仿生设计；第3章为竹材料及其仿生设计，阐述了竹材料的化学组成、组织结构、性能和基于竹材料的仿生设计；第4章为木材及其仿生设计，阐述了木材的化学组成、组织结构、性能和基于木材的仿生设计；第5章为蜘蛛丝材料及其仿生设计，阐述了蜘蛛丝的化学组成、组织结构、性能和基于蜘蛛丝材料的仿生设计；第6章是骨材料及其仿生设计，阐述了骨材料的化学组成、组织结构、性能和基于骨材料的仿生设计。
本书不仅涵盖了天然生物材料的成分、组织结构和形成机制，还深入探讨了仿生材料的设计、制备及其性能。书中精选了大量的设计案例，为读者提供了实际操作的参考和灵感来源。这些案例不仅能够帮助学生掌握理论知识，还能开拓他们的设计视野。通过“学习—仿生—研讨”的交互过程，融合了生物化学、分子生物学、基因工程等多学科知识，引导学生运用科学思维解决合成生物学问题。本书的目标是使学生不仅掌握专业知识，还能通过分析具体仿生实例感受到科技进步带来的便利和环保知识，增强他们的专业认同感和文化自信，树立正确的价值观和理想信念，为实现中华民族伟大复兴贡献力量。
本书第1章由任丽丽、常志勇、吴楠撰写，第2章由宋伟、王丽岩、王泽宇撰写，第3章由任丽丽、王帅、宋伟撰写，第4章由常志勇、王帅、徐健、代青青撰写，第5章由吴楠、宋伟、王丽岩撰写，第6章由宋伟、王丽、王泽宇撰写。书中各章节图片由吴楠、王帅、王泽宇、徐健、张立、贺乾城绘制。全书由任丽丽统稿。
本书为吉林大学任露泉院士主持的战略性新兴领域“十四五”高等教育系列教材之一，在出版过程中得到了机械工业出版社的支持和帮助，特别感谢出版社编辑对本书所做出的贡献。本书的编写参考了相关文献资料，在此向原作者表示衷心的感谢。
由于天然生物材料所涉及的内容广泛，加之编者的水平有限，本书难免存在不足和疏漏，恳请读者不吝指正。
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