仿生纺织品的设计及应用

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1、仿生纺织品的设计与应用,天津工业大学 纺织学院 顾振亚,什么是仿生学,从生物体优异的功能中得到启迪，通过模仿生物体的结构、形态、功能和行为或从中得到启示来设计和制备智能材料以解决所面临的技术问题的认知方法，即为“仿生”。 仿生学是“模仿生物的科学”。,仿生纺织品的研究开发,基于仿生的思路，模仿生物体的结构和特性，对纺织品进行仿生设计，制备具有生物体特殊功能（智能）的纺织品，称为“仿生纺织品”。,仿生纺织品研究开发举例,模仿蛾的角膜结构开发的超微坑纤维 模仿荷叶表面凹凸粗糙结构开发的超拒水织物 模仿蝴蝶翅膀的结构开发的光显色纤维（结构生色纤维） 模仿植物叶子呼吸原理开发的有呼吸功能的纺织品 仿鲨

2、鱼皮织物 仿蜘蛛丝的研究,蛾眼睛角膜表面防反射层结构,可见光与纤维的作用方式,超微坑纤维的表面微细凹凸结构,模仿荷叶表面凹凸粗糙结构开发的超拒水织物 荷叶效应,水滴在荷叶表面形成滚动的小球,荷叶表面的微观结构,荷叶表面尘土随水滴一起滚落去除,水溶性胶水也能从荷叶表面滚落,荷叶表面上的油性污垢也能被水滴洗除,疏水粗糙表面和光滑表面除尘方式比较示意图,超拒水织物Microft-Lotus,Microft结构,MicroftR 拒水性的耐洗性,模仿蝴蝶翅膀的结构开发的光显色纤维（结构生色纤维） 闪蛱蝶,Morpho didius闪蛱蝶,Morpho didius翅瓣结构电镜照片,显色纤维Morpho

3、tex,层压结构纱示意图,PET与Ny层压结构纱纺丝示意图,光显色纤维截面电镜照片,模仿植物叶子呼吸原理开发的有呼吸功能的纺织品,植物叶子气孔结构,Stomatex作用示意图,仿鲨鱼皮织物,鲨鱼皮肤表面denticles鳞片结构,Fastskin游泳服所用织物,Fastskin织物工作原理示意图,仿蜘蛛丝的研究,蜘蛛丝的性能： (1) 丝细强度高、柔韧性弹性好、耐冲击力强。 Nephila Clavipes 热带蜘蛛丝 直径：0.741.16dtex；强度（6.48.2）N/dtex (2) 耐低温：-40 仍有弹性。 (3) 生物可降解。,蜘蛛丝蛋白的合成,蜘蛛蛋白丝产生的三种途径： (1)

4、 利用动物（奶牛或奶羊）来生产蜘蛛蛋白; (2) 利用微生物来生产蜘蛛蛋白； (3) 利用植物来生产蜘蛛蛋白。,仿生纺织品的设计思路,仿生智能纺织品 纳米技术的应用,仿生智能纺织品 利用人工材料模仿自然界生物体的结构和性能来设计纺织品，使纺织品获得由这些结构带来的“功能”，即为仿生智能纺织品。,仿松果的智能纺织品,纳米技术的应用 拒水、防污自洁织物NanosphereTM,NanospereTM 织物表面结构,NanospereTM 织物的拒水防污功能,仿生纺织品的发展前景,仿生学作为生物学和技术学相结合的学科，旨在技术方面模仿自然界生物体的功能，在生物学和技术之间架起一座桥梁，通过生物学原理的再现，寻找解决技术问题的方案。随着仿生技术、纳米技术等高新技术和纺织技术的融合，为仿生纺织品的开发提供了全新的途径，有极为广阔的发展前景。,谢 谢 2006.12,