摘要：自愈合材料是受动物天然皮肤的启发,可识别损伤并自我修复的一种新兴材料。这类材料可应用于工程装备的表面或智能设备的基底,修复开裂与机械损伤,延长设备的工作寿命。而在极端环境(低温、水下、强酸、强碱等)下可以自主愈合的材料更具工业应用前景,但同样也是材料领域的难点。梳理了目前可在极端环境下实现自主愈合的本征型弹性体材料的研究情况。首先,深入总结了弹性体聚合物网络中动态共价键与超分子相互作用通过可逆断裂实现本征自愈合的机制,具体包括在自主愈合弹性体设计中应用最广的二硫键/二硒键、亚胺键、氢键和金属配位键;并梳理了弹性体在不同极端环境下自愈合的研究进展,主要介绍了它们的制备方法和自愈合性能。而后,总结了极端自愈合仿生材料在防护涂层、柔性电子、储能装置和密封元件等工程装备及智能设备领域的应用。最后,对该领域现存的挑战以及未来发展进行了分析。

摘要：在众多人造材料中,强度和韧性是相互制约的,如何使材料在具有高强度的同时兼具较高的韧性,其关键在于通过结构设计赋予材料较强的抗缺陷能力。大自然中存在很多种能够兼顾高强度和高韧性的材料,而这类材料往往具有独特的天然抗缺陷结构,为合成材料的设计与制造提供了丰富灵感。本文介绍了材料抗缺陷特性的主要机理,综述了仿生高性能抗缺陷材料特别是柔性材料相关的研究进展。在天然抗缺陷原型的启发下,相关仿生材料也能兼顾高强度与高韧性等力学性能,进而实现材料承载能力和使用可靠性的提升。同时,本文对该领域的未来研究方向进行了展望。

摘要：从工业4.0到中国制造2025,材料——作为人类社会进步的基石,每一次的重大突破都改变着人类的生产生活方式。每一种新材料的诞生,都有可能颠覆以往的技术手段,加速人类文明的历史进程。因而,设计开发具有独特性能的新材料成为材料、化学、物理等领域科学家们的共同目标。20世纪60年代,"仿生"一词开始出现和使用,标志着仿生学作为一门独立的学科正式诞生。顾名思义,仿生学是模仿生物的科学,自然界的生命体经过亿万年的进化几乎完成了精细结构构筑和智能操控的所有过程,为材料化学家提供着源源不断的灵感。向自然学习是新材料与新体系发展的永恒主题。"仿生材料化学"作为仿生科学中的重要组成部分,通过研究生物系统的结构、功能、物理化学性质及相互作用机制,为材料、工程技术提供新的设计思想。当前,仿生材料化学正蓬勃发展,受不同生物结构启发的各种仿生材料体系层出不穷,推动着能源环境、交通运输、电子信息、生物医药等领域的加速发展。

摘要：采用仿生学原理,设计、合成并制备新型仿生材料是近年来快速发展的研究领域.天然蜘蛛丝是一种生物蛋白弹性体纤维,具有高比强度(约为钢铁的5倍)、优异弹性(约为芳纶的10倍)和坚韧性(断裂能为所有纤维中最高),为自然界产生最好的结构和功能材料之一,它在航空航天、军事、建筑及医学等领域表现出广阔应用前景.受自然界蜘蛛丝启发,天然蜘蛛丝仿生材料的研究迎来了机遇,同时也给人们展示了许多新颖的仿生设计方法.本文从不同仿生学角度综述了天然蜘蛛丝仿生材料的发展,并提出了一些看法和思考.

摘要：为更好地提升服装应用价值,推动智能科技装备在服装产业中的应用,基于艺术与科技融合理念,论述了智能服装中高新技术纤维材料以及柔性可穿戴仿生材料的分类与发展现状,进一步分析了智能服装在医疗、运动及保健领域的市场化应用要素。基于智能服装多学科交叉融合的特点,提出关注可持续性设计、注重功能多样化体系及推动设计产品商业转化是智能服装在未来的主要发展趋势。

摘要：自然界中的生物经过数亿年进化,已经形成了人工材料不可比拟的精妙微结构和优异性能。以生物材料的设计理念作为指导,可以有效推动材料科学和工程领域的发展。虽然自然提供了先进功能材料的设计蓝图,但仍然需要有效的工具和技术来制备实施。3D打印技术具有精密化和快速化的特点,其自下而上的原料累加过程和生物材料的形成过程具有相似性,可制备复杂结构和集成化器件。通过电脑辅助设计,3D打印可以为仿生材料和先进功能材料制造提供平台。综述了3D打印技术在仿生材料领域的应用,指出目前该领域面临的问题,并探讨了3D打印技术和仿生材料相结合的未来发展方向。

摘要：仿生物材料作为生物医学材料被归为人工合成的材料，要求它不但对人体没有毒副作用，而且具有良好的生物相容性、生物活性、耐腐蚀性等优点，因此越来越受到人们的重视。

摘要：贝壳珍珠层是一种天然的有机-无机层状复合材料,其独特的多尺度、多级次"砖-泥"组装结构赋予其优异的机械性能.受贝壳珍珠层启发,人们已利用不同方法制备了一系列仿生高强超韧层状复合材料,这些材料在航空航天、军事、民用工程及机械等领域表现出广阔的应用前景.本文就贝壳珍珠层的结构及增韧机制和近年来仿贝壳材料的制备方法及其研究进展进行了综述,并提出一些看法和思考.

摘要：传统仿生人造黑色素聚多巴胺(PDA)染发过程中涉及的过强碱性会使毛发粗糙影响发质,大量的金属离子则存在安全性问题.本工作利用黑色素单体5,6-二羟基吲哚(DHI)能够在温和条件下仅通过空气氧化发生快速聚合的特点,报道了一种通过温和条件在头发表面和内部原位聚合的人造黑色素染发材料.染发色度值L=21,与自然黑发基本一致,洗涤30次后L=25,耐洗涤性良好,染色后头发拉伸强度189 MPa,断裂伸长率51%,相比染色前发质有所改善.研究结果表明,此类染发剂染发条件温和(空气氧化),色度自然,固色持久,有助于改善发质,生物安全性良好,为开发新一代染发剂提供了创新的设计策略和可靠的工具平台.

摘要：随着人们对自然生物机理认知的逐步深入和微纳加工技术的进步,仿生材料的发展将材料科学推向了新高度。如何运用仿生策略简单高效地设计和制造出结构功能一体化的智能仿生机械表面,使其足以应对多物理场耦合的复杂工作环境是当前研究的重点和难点问题,而解决这一难题的关键在于要明晰生物材料表界面的微纳动力学和热力学行为规律。近年来,仿生材料与界面科学的交叉融合使仿生表界面在能源、医疗、军事、建筑等领域中得到广泛应用。因此编辑组策划了本期“仿生材料表界面设计与制造”专题,分享国内外仿生材料在防冰减阻、流体定向输运、海水淡化等方面的理论研究与应用,反映一些热点问题和研究进展,为从事关键机械部件表面处理、多功能界面材料设计与开发的相关研究人员提供一个相互交流的平台。