1、仿生紡織品的設計與應用天津工業大學 紡織學院顧振亞什么是仿生學 從生物體優異的功能中得到啟迪，通過模仿生物體的結構、形態、功能和行為或從中得到啟示來設計和制備智能材料以解決所面臨的技術問題的認知方法，即為“仿生”。 仿生學是“模仿生物的科學”。仿生紡織品的研究開發 基于仿生的思路，模仿生物體的結構和特性，對紡織品進行仿生設計，制備具有生物體特殊功能（智能）的紡織品，稱為“仿生紡織品”。仿生紡織品研究開發舉例 模仿蛾的角膜結構開發的超微坑纖維 模仿荷葉表面凹凸粗糙結構開發的超拒水織物 模仿蝴蝶翅膀的結構開發的光顯色纖維（結構生色纖維） 模仿植物葉子呼吸原理開發的有呼吸功能的紡織品 仿鯊魚皮織物

2、仿蜘蛛絲的研究蛾眼睛角膜表面防反射層結構可見光與纖維的作用方式超微坑纖維的表面微細凹凸結構 模仿荷葉表面凹凸粗糙結構開發的超拒水織物 荷葉效應水滴在荷葉表面形成滾動的小球荷葉表面的微觀結構荷葉表面塵土隨水滴一起滾落去除水溶性膠水也能從荷葉表面滾落荷葉表面上的油性污垢也能被水滴洗除疏水粗糙表面和光滑表面除塵方式比較示意圖 超拒水織物Microft-LotusMicroftMicroft結構結構高密度棉織物耐綸塔夫綢普通高密度透濕拒水織物Microft.MicroftR 拒水性的耐洗性拒水性的耐洗性項目項目指標指標備注備注面密度/（g/m2）撕破強力/kg拒水性拒水性（滾動角）/耐水壓/mm透氣性

3、/cm3/(cm2s)透濕性/g/(m224h)1352.5L0=100 L20=90L0=7 L20=9600-7000.58000JISL 1096JISL 1096(擺錘法)JISL 噴淋法帝人法JISL 1079（低水壓法）JISL 1079JISL （杯子法） 模仿蝴蝶翅膀的結構開發的光顯色纖維（結構生色纖維） 閃蛺蝶Morpho didius閃蛺蝶Morpho didius翅瓣結構電鏡照片翅瓣截面結構圖入射光入射光干射干射薄片翼鱗粉支撐細條橫肋1.7m1.8m0.16m0.08m0.70m0.54m0.12m0.14m 顯色纖維Morphotex層壓結構紗層壓結構紗示意圖示意圖PE

4、T與Ny層壓結構紗紡絲示意圖 光顯色纖維截面電鏡照片 模仿植物葉子呼吸原理開發的有呼吸功能的紡織品保護細胞氣孔孔植物葉子氣孔結構彈性氣室彈性氣室微微 氣氣 候候泵泵 吸吸 作作 用用皮皮 膚膚Stomatex作用示意圖 仿鯊魚皮織物鯊魚皮膚表面denticles鱗片結構Fastskin游泳服所用織物Fastskin織物工作原理示意圖 仿蜘蛛絲的研究四噴絲孔六噴絲孔噴絲套管蜘蛛絲的性能：蜘蛛絲的性能： (1) 絲細強度高、柔韌性彈性好、耐沖擊力強。絲細強度高、柔韌性彈性好、耐沖擊力強。 Nephila Clavipes 熱帶蜘蛛絲熱帶蜘蛛絲 直徑：直徑：0.741.16dtex；強度（；強度（6

5、.48.2）N/dtex (2) 耐低溫：耐低溫：-40 仍有彈性。仍有彈性。 (3) 生物可降解。生物可降解。蜘蛛絲蛋白的合成蜘蛛蛋白絲產生的三種途徑：蜘蛛蛋白絲產生的三種途徑：(1) (1) 利用動物（奶牛或奶羊）來生產蜘蛛蛋白利用動物（奶牛或奶羊）來生產蜘蛛蛋白; ; (2) (2) 利用微生物來生產蜘蛛蛋白；利用微生物來生產蜘蛛蛋白；(3) (3) 利用植物來生產蜘蛛蛋白。利用植物來生產蜘蛛蛋白。仿生紡織品的設計思路 仿生智能紡織品 納米技術的應用 仿生智能紡織品 利用人工材料模仿自然界生物體的結構和性能來設計紡織品，使紡織品獲得由這些結構帶來的“功能”，即為仿生智能紡織品。仿松果的智能紡織品 納米技術的應用 拒水、防污自潔織物NanosphereTM無無Nanosphere結構的織物表面結構的織物表面Nanosphere結構的織物表面結構的織物表面NanospereTM 織物表面結構織物表面結構Nanosphere結構織物表面水滴塵土Nanosphere結構織物表面，塵土粘附于水滴上水滴滾落時，塵土也隨之沖去NanospereTM 織物的拒水防污功能織物的拒水防污功能仿生紡織品的發展前景 仿生學作為生物學和技術學相結合的學科，旨在技術方面模仿自然界生物體的功能，在生