1 仿生力学简介&李博 冯西桥 赵红平

1.1 仿生学

1.1.1 定义

1.1.2 发展简史

1.1.3 研究范畴

1.1.4 分类

1.2 仿生力学

1.3 生物材料仿生力学

1.3.1 强韧化仿生

1.3.2 表面功能仿生

1.4 运动仿生力学

1.5 仿生力学发展展望

参考文献

2 生物材料表面浸润力学&刘建林

2.1 表面浸润基本概念

2.1.1 表面张力

2.1.2 接触角

2.1.3 接触角滞后

2.1.4 液-气界面形貌

2.1.5 毛细现象

2.2 生物表面精致的微纳米结构

2.2.1 莲花效应

2.2.2 水生昆虫腿的表面结构

2.2.3 昆虫翅膀和甲壳

2.2.4 表面各向异性微结构

2.2.5 斗篷草——亲水基底产生超疏水

2.2.6 超疏水结构的分类

2.3 表面张力——支撑力和驱动力

2.3.1 水黾、蚊子

2.3.2 蚁筏

2.3.3 翻越弯液面的小动物

2.4 毛细效应

2.4.1 蜥蜴泥浆吸水

2.4.2 水鸟摄食——毛细棘轮效应

2.5 弹性变形

2.5.1 水黾腿

2.5.2 蚊子腿

2.6 结构优化——尺寸效应

2.7 主动控制

2.7.1 蚊子腿

2.7.2 水黾腿

2.8 结论

参考文献

3 生物及仿生材料表面黏附力学&汪鑫 谭迪 郑颖杰 薛龙建

3.1 生物黏附

3.1.1 刚毛结构

3.1.2 平滑结构

3.2 黏附的物理作用力

3.2.1 真空吸力

3.2.2 范德瓦耳斯力

3.2.3 毛细力

3.3 黏附力的力学模型

3.3.1 Hertz模型

3.3.2 JKR模型

3.3.3 DMT模型

3.3.4 弹簧模型

3.3.5 剥离理论

3.4 动物的黏附机制

3.5 仿生黏附系统

3.5.1 微米、纳米级柱状结构阵列

3.5.2 平滑结构

3.5.3 智能黏附系统

3.6 结论与展望

参考文献

4 生物材料摩擦学与仿生&葛世荣 张德坤 刘洪涛王庆良 罗勇

4.1 仿生原理

4.1.1 古代仿生原理

4.1.2 近代仿生原理

4.1.3 现代仿生原理

4.2 植物材料的仿生摩擦学

4.2.1 疏水特性及其仿生摩擦学

4.2.2 抗磨特性及其仿生摩擦学

4.2.3 减黏特性及其仿生摩擦学

4.2.4 植物黏液的减摩特性

4.3 动物材料的仿生摩擦学

4.3.1 骨骼材料及其仿生摩擦学

4.3.2 表皮材料及其仿生摩擦学

4.3.3 脚爪材料及其仿生摩擦学

4.3.4 动物滑液及其仿生摩擦学

4.4 人体材料的仿生摩擦学

4.4.1 关节仿生摩擦学

4.4.2 皮肤仿生摩擦学

4.4.3 牙齿仿生摩擦学

4.4.4 心脏的仿生摩擦学

4.4.5 血管的仿生摩擦学

4.4.6 眼睛的仿生摩擦学

参考文献

5 蚕茧与蚕丝力学&赵红平 冯西桥 程岚

5.1 家蚕蚕茧

5.2 家蚕蚕茧的结构与力学性能

5.2.1 整茧的力学性能与微观形貌

5.2.2 各茧层的力学性能与微观形貌

5.2.3 整茧与各茧层的热动态力学性能

5.2.4 薄茧的力学性能与微观形貌

5.2.5 薄茧的热动态力学分析

5.2.6 薄茧的微观结构与断裂形貌

5.2.7 蛹衬的力学性能与微观形貌

5.2.8 蛹衬的动力学分析

5.2.9 蛹衬拉伸破坏的实时观测

5.3 蚕丝的微纳观结构与力学性能

5.3.1 蚕丝的应力-应变曲线

5.3.2 蚕丝直径沿着长度方向的变化

5.3.3 蚕丝力学性能沿着长度方向的变化

5.3.4 蚕丝力学性能的尺寸效应

5.3.5 蚕个体内蚕丝力学性能的差异性

5.4 纳米颗粒增强蚕丝的力学性能研究

5.4.1 纳米颗粒添食后家蚕的生长及茧质

5.4.2 添食纳米颗粒对家蚕丝腺组织的影响

5.4.3 不同组织结构中铜元素与银元素的含量分析

5.4.4 添食纳米颗粒对蚕丝氨基酸组成的影响

5.4.5 添食纳米颗粒对蚕丝蛋白二级结构的影响

5.4.6 添食纳米颗粒对蚕丝热学性能的影响

5.4.7 添食纳米颗粒对蚕丝力学性能的影响

5.5 结语

参考文献

6 手性生物材料多尺度力学&王建山 赵子龙 冯西桥

6.1 挺水型水生植物的手性生长策略

6.1.1 几何形态

6.1.2 力学性质

6.1.3 分析与讨论

6.2 生物材料的多级手性传递

6.2.1 丝瓜卷须生长过程中的手性传递

6.2.2 生物材料多级手性传递的一般原理

6.3 手性形貌形成的各向异性机制

6.3.1 片晶扭转各向异性表面应力机制

6.3.2 豆荚外壳扭转的各向异性弹性机制

6.4 香蒲手性叶片的气动弹性行为

6.4.1 多尺度结构

6.4.2 风致旋转

6.4.3 风致扭转

6.4.4 分析与讨论

6.5 结语

参考文献

7 牙科材料力学与仿生&牛鑫瑞 杜婧

7.1 牙科材料的种类和性能

7.1.1 牙科材料的种类

7.1.2 牙科材料的力学性能

7.1.3 牙科材料的生物学及其他性能

7.2 牙科材料的仿生学研发

7.2.1 天然牙齿的结构及其性能

7.2.2 牙科陶瓷材料的仿生学研发

7.2.3 牙科黏合剂的仿生学研发

7.2.4 牙科填充材料的仿生学研发

7.3 结语

参考文献

8 青鱼咽齿力学与仿生&姚海民 傅济民

8.1 青鱼咽齿

8.1.1 青鱼咽齿的形貌与微观结构

8.1.2 青鱼咽齿各层结构的力学性能

8.1.3 青鱼咽齿咬合机理的力学机理

8.1.4 小结

8.2 青鱼咽齿对裂纹形貌的选择性设计

8.2.1 理论模型

8.2.2 “断裂模式相图”的建立与实验验证

8.2.3 小结

8.3 青鱼咽齿抗磨损机制的微观剖析

8.3.1 青鱼咽齿咬合面的抗磨损性能表征

8.3.2 咬合面微晶的有取向排列

8.3.3 微晶的取向排列与抗磨损性能的关系

8.3.4 青鱼咽齿抗磨损机制的启示

8.4 结语

参考文献

9 鸮形目动物的消音机理与仿生&高佳丽 褚金奎

9.1 鸮形目动物的消音降噪形态学特征

9.1.1 鸮形目动物初级飞羽“梳齿”“刘海”结构特征

9.1.2 初级飞羽多级分级结构特征

9.2 长耳鸮初级飞羽的黏弹性性质

9.2.1 初级飞羽多级结构的黏弹性性质

9.2.2 长耳鸮初级飞羽的阻尼减振行为

9.3 鸮形目动物消音降噪特征的仿生应用

9.3.1 前缘“梳齿”的仿生应用

9.3.2 后缘“刘海”的仿生应用

9.3.3 表面绒羽的仿生应用

9.3.4 其他应用

9.4 结语

参考文献

10 猫科动物减震力学&杨嘉陵 张志强 于晖

10.1 概述

10.2 猫科动物跳跃实验

10.2.1 实验对象与实验装置

10.2.2 实验步骤和数据统计

10.2.3 猫科动物运动姿态共性特征

10.2.4 老虎和家猫着陆缓冲的冲量比较

10.3 猫科动物跳跃着陆的能量分配与转换

10.3.1 家猫着陆过程中质心能量分析

10.3.2 家猫着陆过程中前肢的能量吸收

10.3.3 家猫柔性背部的能量吸收研究

10.4 猫科动物着陆的仿生启发——新型航天员缓冲座椅

10.4.1 猫科动物着陆的仿生启发

10.4.2 新型缓冲座椅的结构设计与缓冲性能

10.4.3 乘员受伤风险评估

10.4.4 新型缓冲座椅的优化设计

10.5 结论

参考文献

11 动物红外传感与成像&唐业忠

11.1 概述

11.2 红外热传感器的宏观结构

11.2.1 木吉丁虫

11.2.2 宝石甲虫

11.2.3 黑色甲虫

11.2.4 扁蝽

11.2.5 蟒和蚺

11.2.6 蝮蛇

11.2.7 吸血蝠

11.3 红外热传感器的微观结构

11.4 红外热传感的分子模型

11.5 红外热成像的机制

11.6 生物启示与仿生设计

参考文献

索引