仿壁虎粘附阵列与粗糙表面间粘附仿真分析

根据线性梁理论，针对仿壁虎粘附阵列与服从高斯分布的粗糙表面，分别建立了在动态粘附接触与动态脱离过程中二者相互作用力模型．基于合理的参数选择，讨论了该作用力与二者间的间距、预压力及夹角等因素的关系，并得到仿真结果．这一研究为仿壁虎纳米粘附阵列的设计提供理论参考．     

骨再生修复材料的仿生制备及生物分子调控矿化

采用冷冻干燥和纳米合成技术,仿生制备出BG-COL-HYA-PS骨修复材料,并利用体外仿生矿化实验、生物组装技术、动物体内植入实验和组织形态学观察以及扫描电镜(SEM)、能谱微区分析(EDS)、X射线衍射(XRD)等技术,对材料分别在模拟体液、培养液中以及体内的生物矿化及其调控机制进行了研究.实验表明,胶原蛋白、透明质酸、磷酸丝氨酸等生物分子作为天然细胞外基质,在调控矿化方面起到了重要作用;所制备的材料可促进骨再生修复.     

基于同类样本覆盖的BP网络结构设计准则研究

针对采用反向传播算法的神经网络(Backpropagation:BP)作为实现仿生模式识别理论的工具时所遇到的最佳结构设计问题,提出了一个基于提高仿生模式识别系统性能的BP神经网络结构设计准则。该准则基于无论是在不同类样本点间还是同类样本点间都存在有先验知识这一结论,通过利用同类样本中所蕴含的先验知识对神经网络的结构进行设计,不仅能够确保仿生模式识别过程中的学习过程有效收敛,而且也使得网络结构的设计满足特定任务的要求。交通标识符识别的对比实验结果证明了该设计准则的有效性。     

Biomimetic synthesis for precursor of muscone

Muscone is a precious fragrant compound scarce in nature. Many attempts have been made to synthesize this unique natural product. In this work, the one- carbon unit transfer reaction of tetrahydrofolate coenzyme was initiated. Benzimidazolium salt was used as the tetrahydrofolate coenzyme model at formic acid oxidation level and di-Grignard reagent as the nucleophile to which one-carbon unit was transferred; the biomimetic synthesis of 2,15- hexade-canedione, a precursor of muscone, was successfully accomplished by using the addition-hydrolysis reaction of benzimidazolium salt with Grignard reagent. And an important useful method for the synthesis of muscone is provided.     

AZ31仿生沉积羟基磷灰石涂层的研究

采用镁合金AZ31作为研究对象,成功利用仿生法分别在24,48 h内在AZ31表面形成一次、二次羟基磷灰石涂层,随时间增加,涂层厚度增加.利用X射线衍射和扫描电子显微镜对涂层进行表征并对形成涂层的试样进行耐蚀性实验研究.结果表明,二次涂层试样表面的HA涂层比一次涂层试样在基体表面分布均匀致密,二次涂层试样的降解速率比一次涂层试样明显降低,通过控制涂层形貌、厚度可在一定程度上控制基体镁合金AZ31的降解速率.     

韧带-骨支架仿生界面设计与制造方法

针对当前软质韧带支架与硬质骨组织通过机械固定进行韧带修复存在的应力集中与疲劳断裂问题,提出了具有仿生界面的韧带-骨支架设计与制造方法。研究了自然韧带-骨界面的微观结构,通过工程简化设计了具有仿生界面的韧带-骨复合支架,提出了韧带-骨支架仿生界面的分层制造方法,从材料、力学及微观结构方面对所制备的韧带-骨支架仿生界面进行了分析评价。结果表明,所提出的分层制造方法可在软质韧带纤维支架与硬质陶瓷骨支架之间精确制造出所设计的仿生界面,其在材料成分、力学性能及微观结构上呈现分区变化特性。后期通过骨支架与自体骨融合生长以及仿生界面的多组织再生,有望实现韧带纤维支架与自体骨骨道的生理愈合及可靠固定,从而为临床韧带修复提供一种新思路。     

双层Y形分叉仿生微通道换热性能及优化设计

针对电子器件的小型化和集成化的趋势以及较高的散热要求,基于仿生思想,设计了双层Y形分叉仿生微通道并研究其传热性能。对于分叉角和分级数进行了优化,得到最佳分叉角为60°,分级数为2。设计双层逆流微通道热沉对电子芯片进行冷却;并构建三维层流流场的计算模型,采用有限体积方法进行数值模拟。结果表明:在相同换热面积下,入口速度为1 m/s时,Y形通道较之平直通道压降减少了37.67%,加热面平均温度降低了7.66℃,同时最大温差降低了6.51℃,温度更加均匀,能很好地提升电子器件的使用寿命和散热性能。相对于单层通道,双层逆流Y形微通道热沉具有更小的压降、更均匀的温度,最高温度下降了3.1℃。双层Y形仿生微通道的设计不仅提高了散热容量,而且有效降低了泵功消耗,可以为电子器件的散热设计提供参考。     

仿生结构及其功能材料研究进展

种类繁多的生物界经过45亿年长期的进化其结构与功能已达到近乎完美的程度, 实现了结构与功能的统一, 局部与整体的协调和统一. 仿生设计原理为创造新型结构及功能材料提供了新的方法和途径, 向自然学习是新材料发展的重要源泉. 近年来, 仿生结构及其功能材料受到越来越多的关注, 本文结合作者课题组的相关工作, 就光子晶体材料、仿生空心结构材料、仿生离子通道、仿蜘蛛丝超韧纤维、仿生特殊浸润性表面、仿生高强超韧层状复合材料、仿生高黏附材料及其他仿生材料的研究现状进行简要的综述, 并概要展望了其发展趋势.     

Biomimetic coupling effect of non-smooth mechanical property and microstructural features on thermal fatigue behavior of medium carbon steel

Some kinds of particular functions possessed by natural organisms are often formed by coupling up the multiple typical features on their body surfaces. Inspired by the coupling phenomenon in biological system, the medium carbon steel specimens with the coupling effect of non-smooth mechanical property and microstructural features were fabricated by laser processing. Thermal fatigue behavior of specimens with biomimetic coupling surface was investigated and compared. The results confirmed that such a biomimetic method has the beneficial effect on improving the thermal fatigue property of medium carbon steel specimens. The related mechanisms behind the biomimetic coupling effect for explaining the enhanced thermal fatigue resistance were discussed preliminarily. Supported by the Key Program of National Natural Science Foundation of China (Grant No. 50635030), Project 985-Automotive Engineering of Jilin University, International Cooperation key Project (Grant No. 2005DFA00850) and Transfer Foundation of Scientific and Technical Fruits in Agriculture (Grant No. 2007GB23600467) of Ministry of Science and Technology of China     

PSSS基质及温度对碳酸钙结晶的影响

文章根据生物矿化原理,以PSSS(聚苯乙烯磺酸钠)为基质,采用碳酸氢铵挥发CO2,扩散至CaCl2溶液中合成碳酸钙晶体,讨论了反应时间、pH值、温度、PSSS质量浓度和CaCO3浓度对产物晶型及形貌的影响.采用扫描电子显微镜、X射线粉末衍射仪和红外吸收光谱等手段对所得产物进行表征.结果表明,文章合成了不同形貌的碳酸钙晶体,而且发现相对于其他因素,反应时间和温度对碳酸钙晶型和形貌影响不大.