生物過程啟示的材料制備新技術

目錄
總序
前言
第1章 緒論 1
1.1 仿生材料 2
1.1.1 仿生結構與機械性能 2
1.1.2 仿生結構與功能特性 8
1.2 生物過程啟示的材料制備新技術 13
參考文獻 16
第2章 生物礦化的啟示 19
2.1 生物礦化與生物礦物 19
2.1.1 生物礦化 19
2.1.2 生物礦物 20
2.2 常見生物礦物的結構和功能 22
2.2.1 貝殼 22
2.2.2 骨骼 25
2.2.3 牙釉質(zhì) 26
2.3 生物礦化的科學原理 28
2.3.1 晶體生長機制 28
2.3.2 有機質(zhì)的調(diào)控作用 30
2.3.3 離子的傳輸方式 31
2.4 生物礦化對材料制備的啟示 32
2.4.1 生物礦物結構與仿生材料 32
2.4.2生物礦化啟示的合成與制備 32
參考文獻 33
第3章 基于生物活體平臺的材料制備 35
3.1 生物活體平臺 36
3.1.1 植物 36
3.1.2 貝殼（珍珠生長系統(tǒng)） 39
3.2 植物體內(nèi)無機材料合成 42
3.2.1 貴金屬 42
3.2.2 其他無機材料 47
3.3 貝殼調(diào)控的無機材料合成 48
3.3.1 二氧化鈦光催化劑 48
3.3.2 a-Fe203介觀晶體 52
3.3.3 Sn02/石墨烯復合材料 55
3.3.4 其他無機材料 57
參考文獻 58
第4章 天然生物質(zhì)誘導無機材料的合成與制備 60
4.1 天然生物大分子 60
4.1.1 纖維素 61
4.1.2 幾丁質(zhì) 64
4.1.3 膠原 67
4.1.4 其他有機質(zhì) 79
4.2 微生物 82
4.2.1 細菌 83
4.2.2 噬菌體 86
4.2.3 其他微生物 89
參考文獻 91
第5章 重組蛋白調(diào)控材料的合成 98
5.1 礦化相關蛋白質(zhì)的功能 98
5.1.1 靜電作用 99
5.1.2 催化作用 101
5.1.3 界面識別 103
5.1.4 組裝誘導 104
5.2 重組蛋白的合成方法 106
5.3 調(diào)控材料的合成與應用 107
5.3.1 金屬/合金顆粒 107
5.3.2 無機礦物 109
參考文獻 114
第6章 類蛋白物質(zhì)誘導的合成與制備 118
6.1 人工合成聚合物誘導的合成與制備 118
6.1.1 聚氨基酸 118
6.1.2 聚電解質(zhì) 122
6.1.3 嵌段共聚物 125
6.2 無機離子或小分子化合物誘導的合成與制備 129
6.2.1 金屬陽離子 129
6.2.2 陰離子 131
6.2.3 小分子 133
參考文獻 139
第7章 基于礦化機制的制備新技術 143
7.1 以無定形相為前驅(qū)體的材料制備新技術 143
7.1.1 基于無定形相的新結構設計 144
7.1.2 基于無定形相的新材料制備 149
7.2 基于限域空間的材料新結構設計 .155
7.2.1 限域空間對反應動力學的調(diào)控原理 156
7.2.2 生物體限域空間的構建及其在材料制備中的應用 157
7.2.3 人工限域空間的構建方法及其在材料制備中的應用 163
參考文獻 170
第8章 光合作用啟示的材料合成 174
8.1 概述 174
8.2 光合作用的能量轉(zhuǎn)化機制 176
8.2.1 綠色植物及藻類 176
8.2.2 細菌 180
8.3 人工光合系統(tǒng)的構建 181
8.3.1 構建原理 181
8.3.2 自然光合作用系統(tǒng)的提取 185
8.3.3 半導體模擬光系統(tǒng) 189
8.4 光合作用啟示的材料合成 193
8.4.1 光生電子驅(qū)動的材料合成 193
8.4.2 光生空穴驅(qū)動的材料合成 199
8.4.3 光生電子與空穴驅(qū)動的材料合成 203
8.4.4 生物礦化與光合作用相結合的材料制備 206
參考文獻 209
第9章 基于其他天然生物系統(tǒng)平臺的材料合成和制備 213
9.1 其他天然生物系統(tǒng)平臺的啟示 213
9.2 零維納米材料在天然生物系統(tǒng)平臺的合成和制備 214
9.2.1 金屬納米粒子 214
9.2.2 過渡金屬硫化物（量子點） 224
9.2.3 氧化物納米結構 229
9.3 —維材料的天然生物系統(tǒng)平臺的合成和制備 230
9.3.1 天然動物絲 230
9.3.2 利用生物平臺對動物絲的改性 232
9.4 小結 239
參考文獻 239
第10章 生物過程啟示的微觀增材制造 245
10.1 自然界的增材制造 245
10.2 納米尺度：DNA自組裝 245
10.3 牙釉質(zhì)啟示的增材制造 250
10.4 貝殼珍珠層啟示的增材制造 258
10.5 螃蟹殼啟示的增材制造 263
10.6 生物過程啟示的微觀增材制造 264
參考文獻 265
第11章 展望 269
關鍵詞索引 271