仿生功能材料 / 战略性新兴领域“十四五”高等教育系列教材
￥49.80定价
作者： 刘燕
出版时间：2025-04-10
出版社：机械工业出版社
- 机械工业出版社
- 9787111776529
- 1-1
- 547305
- 平装
- 2025-04-10
- 320
内容简介
本书是教育部战略性新兴领域“十四五”高等教育系列教材之一。功能材料是国家新材料产业的重要组成部分，而仿生功能材料则是基于仿生学原理的创新研究成果，它已成为材料学发展的创新领域和重要组成部分。
全书共7章，首先从阐述功能材料及仿生功能材料的基础知识入手，然后以功能材料的分类为基础，系统地介绍了仿生力学材料、仿生光学材料、仿生磁性功能材料、仿生声学材料、仿生电学材料、能源仿生材料等领域的相关理论知识和最新进展。在编写过程中，编者遵循从基础理论到技术开发、产业应用的逻辑顺序，以科学性为宗旨、实用性为指导，兼顾深度与广度，并力求趣味性，同时有机地融入了课程思政元素、科技前沿展望、产业发展与趋势分析等内容。值得一提的是，书中融入了大量仿生功能材料的实例与最新进展，旨在让读者对仿生功能材料有一个全方位的认知。
本书适合用作高等学校仿生学、材料学、物理学、生物医学与健康，以及工程技术等相关专业及学科教师、本科生、研究生的教学和科学研究参考书，也可供相关学科专业的研究人员、技术人员和管理人员参考。
全书共7章，首先从阐述功能材料及仿生功能材料的基础知识入手，然后以功能材料的分类为基础，系统地介绍了仿生力学材料、仿生光学材料、仿生磁性功能材料、仿生声学材料、仿生电学材料、能源仿生材料等领域的相关理论知识和最新进展。在编写过程中，编者遵循从基础理论到技术开发、产业应用的逻辑顺序，以科学性为宗旨、实用性为指导，兼顾深度与广度，并力求趣味性，同时有机地融入了课程思政元素、科技前沿展望、产业发展与趋势分析等内容。值得一提的是，书中融入了大量仿生功能材料的实例与最新进展，旨在让读者对仿生功能材料有一个全方位的认知。
本书适合用作高等学校仿生学、材料学、物理学、生物医学与健康，以及工程技术等相关专业及学科教师、本科生、研究生的教学和科学研究参考书，也可供相关学科专业的研究人员、技术人员和管理人员参考。
目录
目录
前言
第1章绪论1
11功能材料的定义、分类与应用1
111功能材料的定义1
112功能材料的分类2
113功能材料的应用3
12仿生功能材料的定义与特征6
121仿生功能材料的定义6
122仿生功能材料的特征6
思考题7
参考文献7
第2章仿生力学材料8
21仿生浸润材料8
211界面浸润基础理论8
212自然界超浸润界面9
213智能响应浸润界面11
214仿生浸润材料的应用16
22仿生黏附材料18
221生物结构黏附19
222生物材料黏附23
223仿生黏附材料的应用24
23仿生摩擦材料27
231仿生耐磨材料27
232仿生减阻材料30
233仿生润滑材料35
24仿生抗冲击材料38
241抗冲击生物材料的特征与典型
结构38
242生物材料抗冲击机制42
25其他仿生力学材料44
251仿生减振材料减振机制44
252仿生隔振材料隔振机理46
思考题47
参考文献48
第3章仿生光学材料51
31光的基本性质与能量分析51
311光谱区及其分类51
312辐射测量的基本概念53
313表面光学反射的基本原理55
314辐射制冷原理60
315普朗克黑体辐射定律61
316光在样品表面的热量平衡62
32光学功能材料基础62
321光子晶体与光子带隙62
322光学BraggSnell定律65
323结构色65
324仿生光学材料的概念66
33仿生光散射材料66
331自然界中光散射材料的生物
模型66
332仿生光散射材料的制备方法与
应用67
34仿生光吸收材料69
341自然界中光吸收材料的生物
模型69
342仿生光吸收材料的应用70
35仿生光子晶体材料72
351自然界中光子晶体材料的生物
模型72
352仿生光子晶体材料的应用72
思考题74
参考文献74
第4章仿生磁性功能材料76
41磁学与磁性材料基础76
411磁学基础76
412磁性材料的分类与应用81
42仿生磁感知材料88
421生物磁感知机制88
422仿生磁感知材料及应用92
43仿生磁性吸波材料99
431吸波理论与吸波材料分类99
432仿生磁性复合吸波材料106
思考题112
参考文献112
第5章仿生声学材料115
51声学、声学材料与仿生声学材料
基础115
511声波的基本性质115
512声学材料的基本性质117
513声子晶体118
514声学材料的分类120
515声学材料的应用范围124
516仿生声学材料的概念与特征125
52仿生吸声与隔声材料126
521仿生木材结构吸声材料126
522仿生茎秆结构吸声材料128
523仿生蛾翼结构吸波隐形材料129
524仿生猫头鹰羽毛隔声材料130
525仿生鲨鱼皮隔声材料132
526仿生蜘蛛网轻质隔声材料133
53方向敏感仿生声学材料133
531仿生耳蜗及耳蜗细胞感知声波
材料134
532仿生海豚声呐控制低频声波
材料135
533仿生蝙蝠声呐识别场景材料136
534仿生气泡结构增透声波材料137
思考题138
参考文献138
第6章仿生电学材料140
61仿生热电材料140
611热电效应及相关输运机理140
612热电材料及器件概述144
613仿生热电材料的应用147
62仿生光电材料149
621光电材料概述149
622仿生光电材料的应用153
63仿生压电材料156
631压电材料的压电原理156
632压电材料的主要参数159
633仿生压电材料的应用160
思考题164
参考文献164
第7章能源仿生材料166
71能源的基本概念及种类166
711传统化石能源166
712新能源168
713储能方式169
72油田仿生材料170
721石油开采技术中的仿生原型170
722仿生石油钻头172
723仿生可控黏附压裂材料172
724仿生钻井液173
725仿生油田海底管道防护材料175
73新能源仿生材料175
731仿生燃料电池175
732太阳能电池的仿生178
733风力仿生结构设计182
74储能仿生材料184
741输氢管道的特征与仿生184
742锂电池仿生材料与设计185
743仿生储热材料191
75节能仿生材料193
751节能仿生建筑设计193
752节能仿生智能窗197
753节能仿生建筑材料199
思考题200
参考文献200
前言
第1章绪论1
11功能材料的定义、分类与应用1
111功能材料的定义1
112功能材料的分类2
113功能材料的应用3
12仿生功能材料的定义与特征6
121仿生功能材料的定义6
122仿生功能材料的特征6
思考题7
参考文献7
第2章仿生力学材料8
21仿生浸润材料8
211界面浸润基础理论8
212自然界超浸润界面9
213智能响应浸润界面11
214仿生浸润材料的应用16
22仿生黏附材料18
221生物结构黏附19
222生物材料黏附23
223仿生黏附材料的应用24
23仿生摩擦材料27
231仿生耐磨材料27
232仿生减阻材料30
233仿生润滑材料35
24仿生抗冲击材料38
241抗冲击生物材料的特征与典型
结构38
242生物材料抗冲击机制42
25其他仿生力学材料44
251仿生减振材料减振机制44
252仿生隔振材料隔振机理46
思考题47
参考文献48
第3章仿生光学材料51
31光的基本性质与能量分析51
311光谱区及其分类51
312辐射测量的基本概念53
313表面光学反射的基本原理55
314辐射制冷原理60
315普朗克黑体辐射定律61
316光在样品表面的热量平衡62
32光学功能材料基础62
321光子晶体与光子带隙62
322光学BraggSnell定律65
323结构色65
324仿生光学材料的概念66
33仿生光散射材料66
331自然界中光散射材料的生物
模型66
332仿生光散射材料的制备方法与
应用67
34仿生光吸收材料69
341自然界中光吸收材料的生物
模型69
342仿生光吸收材料的应用70
35仿生光子晶体材料72
351自然界中光子晶体材料的生物
模型72
352仿生光子晶体材料的应用72
思考题74
参考文献74
第4章仿生磁性功能材料76
41磁学与磁性材料基础76
411磁学基础76
412磁性材料的分类与应用81
42仿生磁感知材料88
421生物磁感知机制88
422仿生磁感知材料及应用92
43仿生磁性吸波材料99
431吸波理论与吸波材料分类99
432仿生磁性复合吸波材料106
思考题112
参考文献112
第5章仿生声学材料115
51声学、声学材料与仿生声学材料
基础115
511声波的基本性质115
512声学材料的基本性质117
513声子晶体118
514声学材料的分类120
515声学材料的应用范围124
516仿生声学材料的概念与特征125
52仿生吸声与隔声材料126
521仿生木材结构吸声材料126
522仿生茎秆结构吸声材料128
523仿生蛾翼结构吸波隐形材料129
524仿生猫头鹰羽毛隔声材料130
525仿生鲨鱼皮隔声材料132
526仿生蜘蛛网轻质隔声材料133
53方向敏感仿生声学材料133
531仿生耳蜗及耳蜗细胞感知声波
材料134
532仿生海豚声呐控制低频声波
材料135
533仿生蝙蝠声呐识别场景材料136
534仿生气泡结构增透声波材料137
思考题138
参考文献138
第6章仿生电学材料140
61仿生热电材料140
611热电效应及相关输运机理140
612热电材料及器件概述144
613仿生热电材料的应用147
62仿生光电材料149
621光电材料概述149
622仿生光电材料的应用153
63仿生压电材料156
631压电材料的压电原理156
632压电材料的主要参数159
633仿生压电材料的应用160
思考题164
参考文献164
第7章能源仿生材料166
71能源的基本概念及种类166
711传统化石能源166
712新能源168
713储能方式169
72油田仿生材料170
721石油开采技术中的仿生原型170
722仿生石油钻头172
723仿生可控黏附压裂材料172
724仿生钻井液173
725仿生油田海底管道防护材料175
73新能源仿生材料175
731仿生燃料电池175
732太阳能电池的仿生178
733风力仿生结构设计182
74储能仿生材料184
741输氢管道的特征与仿生184
742锂电池仿生材料与设计185
743仿生储热材料191
75节能仿生材料193
751节能仿生建筑设计193
752节能仿生智能窗197
753节能仿生建筑材料199
思考题200
参考文献200
