AZ31镁合金微弧氧化Ca-P膜层在人体仿生液中的磨损特性

为了提高AZ31镁合金在人体仿生液中的耐磨性,对AZ31镁合金进行微弧氧化处理,在其表面生成了Ca-P膜。利用扫描电镜(SEM),电子探针,X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计等分析了微弧氧化Ca-P膜的微观组织结构、成分、相组成和硬度。采用高速往复摩擦磨损试验机研究了微弧氧化Ca-P膜在人体仿生液中的耐磨性。结果表明:AZ31镁合金微弧氧化Ca-P膜呈多孔蜂窝状,其Ca/P(摩尔比)为0.50;微弧氧化Ca-P膜的硬度为353.4 HV,是基体的3.5倍;微弧氧化Ca-P膜的磨损体积随载荷和滑行时间的增加而增大,当载荷为7 N时,微弧氧化Ca-P膜破裂,磨损体积迅速增加;随着滑行时间的增加,微弧氧化Ca-P膜的耐磨性增强;随着载荷和滑行时间的增加,Ca-P膜表面微凸体产生的磨屑逐渐增加,磨损机理由对磨球与试样在仿生液中的腐蚀磨损、微动磨损和磨粒磨损复合而成。

聚乙烯、聚丙烯填料对有机硅人体仿生材料性能的影响

将用白炭黑补强的有机硅胶的胶液分成2份，1份固化后得到1#胶片；另1份加入到半固化的聚乙烯、聚丙烯凝胶中，再完全崮化得到2#胶片。结果显示2#胶片邵氏A硬度降低了33．33％-63．64％，最大拉仲强度提高了94％，撕裂强度提高了15．68％。2#胶片的100％，300％，500％的定伸强度均低于1#号胶片，使得材料的拉伸伸长率变大。说明聚乙烯、聚丙烯凝胶的加入，提高了材料的拉伸强度和撕裂强度，同时降低了邵氏硬度，但控制拉伸伸长率方面应进行新的研究。

人体仿生学在建筑规划中的应用与构想

人体仿生学做为一个新兴的热门学科分支，被交叉应用于诸多领域，其在建筑规划领域中的诸多应用为整个行业带来了新鲜血液。本文分析了人体仿生学的系统性和全面性，并以案例分析了人体仿生学在建筑规划中的作用。同时，对其在建筑规划中的使用原则和面临的技术难题进行了深入探讨，具备一定的参考性和研究价值。

建筑艺术对人体的意象与仿生研究

建筑的人体仿生与人类文明同步。建筑从肇始之初就替代人体与自然相抗衡,是宇宙意识与人体意象的载体。而人体形态与功能的仿生,衍化出经典的建筑结构;人体尺度以几何学方式投影于建筑,催生了模数制,并推动建筑设计的标准化。随着现代学科的完善,建筑的人体仿生已升华为对人类生存空间的宏观关注,最终确立了以还原和改善人类生态环境为目标、具有可持续意义的未来建筑走向,揭示出人体仿生的本质意义。

人体上肢仿生机构运动模型的研究

分析了人体上肢结构及其完成日常生活行为的运动 ,并给出了 5自由度人体上肢仿生机构运动模型。

人体上肢外骨骼仿生结构及动作特征分析

人体上肢骨骼较为复杂,关节众多,包括腕关节、肘关节、肩关节和上肢带关节等,针对人体上肢骨骼的运动特征,分析作用于骨骼的肌肉和肌腱的功能,以此为仿生模型,采用Pro/E软件建立外骨骼上肢模型的三维仿生结构模型,并对其动作特性研究。

基于模型的人体运动参数检测

人体运动参数检测是生成人体运动计算机仿真演示和控制拟人机器人运动的主要手段。近年来针对这种检测方法国内外研究人员展开了广泛的研究。本文介绍了基于模型的人体运动参数检测方法的研究现状 。

丝素蛋白/聚丙烯酸共混膜仿生合成羟基磷灰石

将丝素蛋白(SF)与聚丙烯酸(PAA)共混,制备丝素蛋白/聚丙烯酸(SF/PAA)共混膜;然后将此共混膜进行改性及矿化处理后,放置于(37±0.5)℃人体仿生液中24h,诱导合成丝素蛋白/羟基磷灰石(SF/HA)复合材料。利用傅里叶红外(FTIR)、X-射线衍射(XRD)、环境扫描电镜(ESEM)以及X射线能谱(EDX)对复合材料进行表征。结果表明,丝素蛋白分子与聚丙烯酸分子之间存在较强的相互作用,共混膜在人体仿生液中可以诱导沉积羟基磷灰石;聚丙烯酸的加入以及改性处理都可使丝素蛋白的结构转变为β-折叠,这种转变对羟基磷灰石生长起着重要作用。

TRIZ之自然仿生法

大自然生物已经过1.5亿年的进化、适应和完善,它们已经掌握了如何利用最少的资源、消耗最小的能量以达到最大效率的生存方式。因此,模仿大自然专利已经成为创新中重要的流派与方向。

基于仿生学的新型空气调节器

生活环境中空气质量变差成为一个严峻的问题,如何改善空气的质量成为人类无法回避的课题。纵观国内外各种空气净化装置,在很多方面有着缺陷与不足,如安全性、噪声、不环保等。在分析过国内外各种空气净化器工作机理后,文中首先基于人体仿生学原理提出一种新型的空气净化处理方式,并针对当前的不足,利用仿生学原理找到了解决方案,最后提出能够为人类提供温暖湿润清洁空气的空气质量调节装置。这种新产品将对生活有重大影响。

智慧高速公路研究

本文分析了智慧交通的内涵,明确了实现智慧高速公路的条件,基于类比法及电路学与人体仿生学原理,提出智慧高速公路的系统构成和交通组织方法,为智慧高速公路的发展提供了新构思。

纳米羟基磷灰石与聚己内酯复合电纺纤维膜

用水热法合成的棒状纳米羟基磷灰石(nHA),引发ε-己内酯(ε-CL)开环聚合得到nHA-PCL复合材料。用静电纺丝法分别制备了聚己内酯(PCL)、nHA/PCL共混材料和nHA-PCL复合材料的3种电纺纤维膜。通过FT-IR、DSC、SEM、TGA和拉伸试验机表征了样品的结构、热性能和力学性能。结果表明:nHA-PCL电纺膜的结晶性能优于nHA/PCL材料,且热稳定性和力学性能都优于其他两种膜,nHA-PCL电纺膜的完全分解温度为420°C,拉伸强度和断裂伸长率分别达到28.2MPa和55.6%。3种膜的纤维直径均小于500 nm,nHA-PCL电纺膜的纤维表面比较粗糙。在人体仿生液中诱导矿化4 d后,nHA-PCL电纺膜纤维表面出现磷灰石沉积,而纯PCL和共混nHA/PCL电纺膜的纤维表面沉积的磷灰石很少,nHA-PCL复合电纺膜具有较好的诱导成骨性能。

生物软组织力学测试及相关理论研究

合理的本构模型及正确的材料参数是进行有效数值计算以及靶标制备来表征生物软组织高速撞击下力学响应的前提方法。对典型的生物软组织及材料力学测试方法从单一加载模式拓展到剪切加载乃至混合加载进行了阐述,均进行详细的理论推导并得到各个模式下的主伸长。结果表明:基于各个加载模式下的主伸长,可以得到应力主面、形变最大值及方向来评估生物软组织及其对应仿生靶标的最大受力面及破坏程度等,便于深入探索生物软组织细观结构及模拟材料设计与其宏观力学性能相关性规律,旨在建立更加科学合理的人体仿生靶标。

不同单糖组成的低聚糖对人肠道菌群的调节作用

目的:通过高通量测序技术研究不同单糖组成的低聚糖对人肠道菌群的调节作用。方法:以人结肠内菌群为研究对象,采用人体胃、肠道模拟系统,比较研究了分别由葡萄糖、半乳糖和甘露糖构成的聚葡萄糖、聚半乳糖和聚甘露糖对人肠道菌群的调节以及被微生物代谢产生短链脂肪酸的情况。结果:3种聚糖分别被肠道微生物代谢产生短链脂肪酸,其中聚半乳糖代谢产生的短链脂肪酸含量最高,聚葡萄糖次之,聚甘露糖产生短链脂肪酸的量最少。由半乳糖构成的聚半乳糖更有利于代谢产生的乙酸和丙酸,抑制有害菌布劳特氏菌属和多雷亚菌属。由葡萄糖构成聚葡萄糖更有利代谢产丁酸和戊酸,抑制柯林斯菌属生长,促进双歧杆菌属、副拟杆菌属和链球菌属增殖。由甘露糖构成的聚甘露糖更有利于抑制瘤胃球菌属的生长。结论:3种聚糖均可调节肠道菌群,被肠道微生物发酵产生短链脂肪酸,促进有益菌增殖,抑制有害菌生长。

Simplified propulsive model for biomimetic robot fish and its experimental validation

As a combination of bio-mechanism and engineering technology, robot fish has become a multidisci- plinary research that mainly involves both hydrodynamics-based control and actuation technology. This paper presents a simplified propulsive model for carangiform propulsion, which is a swimming mode suitable for high speed and high efficiency. The carangiform motion is modeled as an N-joint nscillating mechanism that is composed of two basic components： the streamlined fish body represented by a planar spline curve and its hmate caudal tail by an oscillating foil. The speed of fish＇s straight swimming is adjusted by modulating the joint＇s oscillating frequency, and its orientation is tuned by different joint＇s deflection. The results from actual experiment showed that the proposed simplified propulsive model could be a viable eandidate for application in aquatic： swimming vehicles.

四大高技术将主宰未来新产业

美国《商业周刊》不久前预测,新的产业浪潮中,效用计算、传感器网络、塑料电子学和仿生人体器官这四大高技术产业将成为顶梁柱。 1.效用计算 当今世界,很多国家的公司和机构里都拥有大量的计算机硬件、软件及数据存储装置,但由于技术的复杂性,人们在使用其中一些昂贵的硬件设施获取信息的同时,另外一些设备并不能得到有效的利用,例如很多公司的“服务器”仅使用了其所具备能力的24％。

未来四大高技术将掀起新产业浪潮

美国新出版的《商业周刊》在其“未来技术专版”中发表文章指出,效用计算、传感器网络、塑料电子学和仿生人体器官是全球未来的四大高技术产业,它们将掀起新的产业浪潮。

高技术荡漾新产业大潮

据科学家们介绍，将电子器件与生物学结合产生的器件，将会改变数以百万计的人的生活。德国对8名肝衰竭患者进行了世界上首次仿生肝临床试验：使用了小型泵、包含人的肝细胞的小隔舱以及将装置同患者相连的导管。这些肝细胞形成一个“微型肝”，它能发挥类似人韵正常肝脏的功能，像人的肝脏一样清洗患者的血。在接受肝脏移植之前。