仿生纺织品的设计与应用.ppt

仿生纺织品的设计与应用
第1页，本讲稿共32页
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“模仿生纺织品的设计与应用
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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”。
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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”。
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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
仿鲨鱼皮织物
仿蜘蛛丝的研究
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蛾眼睛角膜表面防反射层结构
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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
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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
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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
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荷叶表面上的油性污垢也能被水滴洗除
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疏水粗糙表面和光滑表面除尘方式比较示意图
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超拒水织物Microft-Lotus
Microft®<Rectas>®结构
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高密度棉织物
耐纶塔夫绸
普通高密度透湿
拒水织物
Microft.<Rectas>
MicroftR <Rectas>拒水性的耐洗性
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项目
指标
备注
面密度/（g/m2）
撕破强力/kg
拒水性
拒水性（滚动角）/°
耐水压/mm
透气性/[cm3/(cm2·s)]
透湿性/[g/(m2·24h)]
135

L0=100 L20=90
L0=7 L20=9
600-700

≥8000
JISL 1096
JISL 1096(摆锤法)
JISL 喷淋法
帝人法
JISL 1079（低水压法）
JISL 1079
JISL （杯子法）
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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
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Morpho didius翅瓣结构电镜照片
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翅瓣截面结构图
入射光
干射
薄片
翼鳞粉
支撑细条
横肋








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显色纤维Morphotex
层压结构纱示意图
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PET与Ny层压结构纱纺丝示意图
第18页，本讲稿共32页
光显色纤维截面电镜照片
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模仿植物叶子呼吸原理开发的有呼吸功能的纺织品
保护细胞
气孔
孔
植物叶子气孔结构
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弹性气室
微 气 候
泵 吸 作 用
皮 肤
Stomatex作用示意图
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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
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Fastskin™织物工作原理示意图
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仿蜘蛛丝的研究
四喷丝孔
六喷丝孔
喷丝套管
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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：~；强度（~）N/dtex

(2) 耐低温：-40 ℃仍有弹性。
(3) 生物可降解。
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蜘蛛丝蛋白的合成
蜘蛛蛋白丝产生的三种途径：
(1) 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。
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仿生纺织品的设