生物流变学

生物流变学只有三十多年的历史,但已呈现出一派繁荣的景象,其所以有如此惊人的进展,在于流变学的原理可用于医学诊断和治疗,在临床处理和预防措施中起着重要作用。例如,对于关节滑液的流变特性研究表明,人们不仅可以将罹患的骨关节病按流变特性更科学地分类(如D.Beuet等人的近期研究),而且可以应用滑液的流变特性治疗某些骨关节病。此外,通过子宫颈粘液和受精卵内质流变特性的研究,可以深入了解孕酮所致     

分子印迹聚合物及其应用

分子印迹作为制备对某一特定的分子(印迹分子或模板分子)具有特异性识别的聚合物的过程,在分离分析、仿生传感器和模拟酶催化等方面具有重要的应用前景.介绍了分子印迹聚合物的基本原理、制备和特性,以及分子印迹技术的应用及发展趋势.     

分子印迹聚合物及其应用

分子印迹作为制备对某一特定的分子(印迹分子或模板分子)具有特异性识别的聚合物的过程,在分离分析、仿生传感器和模拟酶催化等方面具有重要的应用前景.介绍了分子印迹聚合物的基本原理、制备和特性,以及分子印迹技术的应用及发展趋势.     

复合人工滑液的流变性能及润滑机制分析

研究以透明质酸为主要成分的人工滑液的流变性质,分析添加β－球蛋白和Lα－DPPC磷脂对人工滑液流变性能和润滑性能的影响,并结合滑液粘弹性质与摩擦副表面理化性质对润滑模式进行了探讨。     

骨关节炎治疗用水凝胶研究进展

骨关节炎（OA）是易发于中老年群体的一种退行性病变，侵蚀关节软骨及其附属组织，严重影响患者的生活。水凝胶生物相容性好、力学性能优良，由其制成的功能性水凝胶可以弥补目前OA常用疗法中药物作用时间短、难以实现软骨组织再生等缺点，受到广泛的关注。总结了水凝胶在OA药物治疗、软骨缺损修复、关节滑液修复等方面的研究进展，探讨了药物释放水凝胶消炎止疼原理和药物缓释机理、软骨缺损修复水凝胶的修复机理以及关节润滑水凝胶的润滑机制。探讨了水凝胶治疗OA中存在的问题及其发展方向。     

水黾仿生特性与工程应用研究进展

水黾是一种在湖泊、池塘、湿地中常见的小型昆虫,凭借其腿部具有微纳复合结构而呈现的超疏水特性可稳定站立在水面,受到普遍关注并逐步成为研究热点。已有学者对水黾运动特性开展研究,以期获取设计灵感用以研制功能优异的超疏水表面与功能完善的仿生水黾机器人。从水黾运动特性入手,综述了运动支撑力的测试方法,重点关注以水黾为仿生原型在工程仿生领域中超疏水表面制备、水上行走机器人和跳跃机器人研制的发展现状。超疏水表面的制备应从微形貌特征、制备工艺和生产成本等方面深入研究,仿生水黾机器人的研制需进一步考虑运动、驱动方式和支撑特性。基于水黾腿部微形貌结构特征研制超疏水功效显著且持久的超疏水表面,以及性能优异、功能完备、运动特性高度相似的仿生水黾机器人将是未来发展的主要趋势。     

新型仿生智能材料研究进展

 仿生智能材料是20世纪90年代兴起并蓬勃发展的一类新型先进功能材料，已成为一个涉及材料学、化学、物理学和生物学等多学科的前沿交叉研究方向，对推动材料科学与工程创新发展具有重要意义。研发仿生智能材料的本质是通过学习和模仿自然界生物体的化学成分、材料结构和功能特性，将仿生理念与材料制备技术相结合，优化设计并制备结构功能一体化和功能多样化的新型先进材料体系。综述了近年来仿生智能材料领域所取得的一系列有创新意义和实用价值的研究成果，包括防冰涂层材料、海洋防污材料、自修复自愈合材料、红外隐身材料、水下黏结材料等，评述了这些新型智能材料的仿生设计原理、制备加工技术和发展前景。     

仿生材料设计与制备的研究进展

自然界中一些生物体的优异结构和特性给人类在不断制造和更新新型材料的过程中带来灵感和启发．根据这些生物体的优秀特征综述仿生材料的主要设计思想和方法，重点分析目前一些典型仿生材料如仿生复合材料、仿生陶瓷材料、仿生纳米材料和仿生涂层材料等设计和制备研究的新进展和存在的困难，并提出一些新的材料设计思想方法和制备的模型，对仿生材料的设计和研究等均具有指导意义，最后则展望了仿生材料的发展前景．     

结构化水凝胶的仿生润滑研究进展

关节系统优异的摩擦学性能源于软骨表面瓶刷状生物大分子的水化、软骨本身的层状/梯度化结构以及特殊的应力耗散机制,三者协同作用促成了低摩擦、高承载及长寿命的关节软骨体系.受天然关节软骨系统生物润滑机制的启发,科学家们开发了一系列摩擦学性能优异的结构化水凝胶材料.本文综述了结构化水凝胶的仿生润滑研究进展,剖析了其作为关节软骨替代材料的潜在应用价值.最后讨论了结构化水凝胶目前存在的问题以及未来的发展方向.     

磁性液体的制备及应用进展

根据磁性液体中磁性粒子的不同,分别介绍了铁氧体型、金属型和氮化铁型磁性液体的制备方法,并对磁性液体制备的发展方向进行展望。根据磁性液体性质,介绍了磁性液体在密封、精细研磨、润滑等工业以及其它诸多领域的应用。随着对磁性液体的性质和作用研究的深入,它的应用将更广泛。     

基于PSO的气动人工肌肉驱动关节优化的研究

提出在气动人工肌肉驱动的关节系统中,存在一个最优关节设计,包括关节半径、肌肉附着点最优位置等,使得对同一系统输出转矩达到最优.通过分析气动人工肌肉静态特性模型,推导出关节静特性模型.改变气动人工肌肉的状态参数进行仿真,得到关节半径变化、肌肉附着点变化与关节输出转矩、收缩量之间的关系,并利用PSO计算出最优关节半径与肌肉附着点最优位置.此分析方法与结果对气动肌肉驱动的仿生手臂的结构设计起到有效的指导作用.     

聚乙烯醇水凝胶人工关节软骨润滑体系研究

本实验测定了聚乙烯醇水凝胶摩擦副在透明质酸润滑体系中的摩擦系数和磨损系数 ,发现其具有优异的摩擦行为 .进而通过对聚乙烯醇水凝胶含水率等参数的测量 ,并结合其它物理特性 ,说明其在润滑性能上的优越性 .实验表明向透明质酸溶液中加入一些大分子添加剂 ,可以明显改善滑液的润滑性能     

基于多层陶瓷结构的超材料的制备与性能

最近几年来,超材料以其独特的反常折射现象和在微波系统中的潜在应用得到广泛的关注.大量文献都报道了超材料的理论模拟和试验的研究进展.针对目前这一领域的研究现状我们采用陶瓷流延工艺设计制备了超材料并进行了相关的理论研究.主要工作包括理论设计、样品制备、性能测量和数值模拟.首先在理论上设计相关参数,而后通过丝网印刷流延技术在陶瓷基板内部制备周期性的银线结构.应用Hp8720ES矢量网络分析仪和自制夹具测量不同样品的频谱特性和电磁场分布,验证结构中电感与电容之间谐振的频率范围.作者的另一工作是采用HFSS软件对设计的样品结构进行模拟,并通过数值计算研究超材料的性质.在对实际样品模拟的过程中,设计了多种模型、采用不同的边界条件,得到多组结果并进行了比较,讨论了超材料的性质.     

聚羟基丁酸羟基辛酸关节一体化组织工程支架制备条件及性能优化

根据仿生学原理,设计与制备了软骨层/过渡层/硬骨层仿生关节一体化组织工程支架,并优化了其制备条件及性能.结果显示:支架各层结构合理、连接紧密,生物相容性好,亲水率最高能达到200％以上,骨髓间充质于细胞在支架上生长良好.     

运动疗法对膝骨性关节炎患者关节滑液中细胞因子的影响

目的:观察运动疗法对膝骨性关节炎(KOA)患者关节滑液中细胞因子肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、超敏C反应蛋白(hs-CRP)和基质金属蛋白酶-3(MMP-3)含量的影响,探讨其治疗骨性关节炎的作用机制。方法:选择KOA患者80例,随机分为治疗组和对照组,各40例,治疗组患者口服双氯芬酸钠,同时进行运动疗法治疗,对照组患者口服双氯芬酸钠治疗,治疗4周。分别于治疗前后检测两组患者膝关节滑液中TNF-α、hs-CRP和MMP-3的含量。结果:治疗后,两组患者膝关节滑液中TNF-α、hs-CRP和MMP-3水平均较治疗前显著下降(P<0.01),治疗组患者膝关节滑液中TNF-α、hs-CRP和MMP-3含量均明显低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05或P<0.01)。结论:运动疗法能够降低KOA患者关节滑液中TNF-α、hs-CRP和MMP-3的水平,抑制炎症因子对关节软骨的破坏,从而延缓关节软骨退变的进程。     

含半月板的活体股胫关节接触特性有限元分析

股胫关节接触生物力学研究是人们保护关节减少伤害,理解关节软骨退化造成骨关节病力学成因的关键.该文利用一系列活体膝关节磁共振断层扫描图像(MRI), 构建了含半月板、股胫关节软骨和股骨、胫骨三维实体的膝关节有限元模型.探讨了用有限元显式非线性动力学方法求解关节间存在相对滑动和摩擦时股胫关节接触特性,并模拟分析了在步行过程中外载荷变化时股胫关节的接触力学特性.仿真分析表明: 在载荷增加时,股胫关节接触面积增加,而股胫关节内外侧接触面积之比几乎不变,内外侧平均接触应力基本相等.     

溅射技术在制备SiC薄膜中的应用

近20年以来,薄膜科学得到迅速发展,不仅得益于薄膜材料可能具有力、热、光、电、磁、仿生或化学等各种特性,可以使器件小型化,而且也得益于各种薄膜制备手段的进步.其中,溅射技术已成为几种重要的制备薄膜的手段之一.广泛应用于制备超硬涂层、耐磨涂层、耐腐蚀涂层以及具有电学、光学、半导体等性质的薄膜,SiC薄膜就是其中很有发展前景的一种.本文将介绍溅射原理、薄膜制备技术,着重介绍溅射法在制备SiC薄膜中的应用和前景展望.     

谈"仿生设计"在工业设计中的应用

在工业设计越来越受重视的今天,"仿生设计"也开始受到关注。基于仿生学原理和仿生技术而产生的产品仿生设计,应注重产品系统内部特质和原理的仿生技术应用,而不仅是外观或局部的模仿生物。正确把握仿生设计在工业设计中的应用,需把握仿生设计的整体性特征,纠正一些错误看法。展望未来,产品智能化设计和绿色产品设计都将是仿生设计的发展重点。     

生物摩擦学与仿生摩擦学的研究现状及展望

在物竞天择的进化过程中,生物体形成了许多优异的摩擦学特性,并已成为仿生摩擦学的创新源泉。本文对生物摩擦学的研究对象、研究内容进行了总结与展望;并从仿生减摩及脱附、仿生增摩及吸附、仿生耐磨材料和仿生润滑等4个方面回顾了仿生摩擦学的研究现状,指出了仿生摩擦学的发展方向;并探讨了生物摩擦学与仿生摩擦学的内在联系。     

聚乙烯醇水凝胶与人关节软骨摩擦特性比较

利用自行研制的振子式摩擦仪测定了聚乙烯醇水凝胶自摩擦副、人关节软骨/聚乙烯醇水凝胶摩擦副的摩擦因数,并根据其Stribeck曲线对其摩擦润滑机理进行初步探讨.实验结果表明,在透明质酸润滑条件下,聚乙烯醇水凝胶与人关节软骨具有相似的摩擦学特性,且聚乙烯醇水凝胶自摩擦副的摩擦因数略小于聚乙烯醇水凝胶/人软骨的摩擦因数,由其Stribeck曲线初步判定其润滑机制为液膜润滑.