仿生紡織品的設(shè)計(jì)及應(yīng)用課件

仿生紡織品的設(shè)計(jì)與應(yīng)用天津工業(yè)大學(xué)紡織學(xué)院顧振亞仿生紡織品的設(shè)計(jì)與應(yīng)用天津工業(yè)大學(xué)紡織學(xué)院1什么是仿生學(xué)從生物體優(yōu)異的功能中得到啟迪，通過(guò)模仿生物體的結(jié)構(gòu)、形態(tài)、功能和行為或從中得到啟示來(lái)設(shè)計(jì)和制備智能材料以解決所面臨的技術(shù)問(wèn)題的認(rèn)知方法，即為“仿生”。仿生學(xué)是“模仿生物的科學(xué)”。什么是仿生學(xué)從生物體優(yōu)異的功能中得到啟迪，通過(guò)模仿生物體的結(jié)2仿生紡織品的研究開(kāi)發(fā)基于仿生的思路，模仿生物體的結(jié)構(gòu)和特性，對(duì)紡織品進(jìn)行仿生設(shè)計(jì)，制備具有生物體特殊功能（智能）的紡織品，稱為“仿生紡織品”。仿生紡織品的研究開(kāi)發(fā)基于仿生的思路，模仿生物體的結(jié)構(gòu)和特性，3仿生紡織品研究開(kāi)發(fā)舉例模仿蛾的角膜結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)的超微坑纖維模仿荷葉表面凹凸粗糙結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)的超拒水織物模仿蝴蝶翅膀的結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)的光顯色纖維（結(jié)構(gòu)生色纖維）模仿植物葉子呼吸原理開(kāi)發(fā)的有呼吸功能的紡織品仿鯊魚皮織物仿蜘蛛絲的研究仿生紡織品研究開(kāi)發(fā)舉例模仿蛾的角膜結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)的超微坑纖維4蛾眼睛角膜表面防反射層結(jié)構(gòu)蛾眼睛角膜表面防反射層結(jié)構(gòu)5可見(jiàn)光與纖維的作用方式超微坑纖維的表面微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)可見(jiàn)光與纖維的作用方式超微坑纖維的表面微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)6模仿荷葉表面凹凸粗糙結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)的超拒水織物荷葉效應(yīng)水滴在荷葉表面形成滾動(dòng)的小球荷葉表面的微觀結(jié)構(gòu)模仿荷葉表面凹凸粗糙結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)的超拒水織物水滴在荷葉表面形成滾7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8荷葉表面上的油性污垢也能被水滴洗除荷葉表面上的油性污垢也能被水滴洗除9疏水粗糙表面和光滑表面除塵方式比較示意圖疏水粗糙表面和光滑表面除塵方式比較示意圖10超拒水織物Microft-LotusMicroft?<Rectas>?結(jié)構(gòu)超拒水織物Microft-LotusMicroft?<Rec11高密度棉織物耐綸塔夫綢普通高密度透濕拒水織物Microft.<Rectas>MicroftR<Rectas>拒水性的耐洗性高密度棉織物耐綸塔夫綢普通高密度透濕Microft.<Rec12項(xiàng)目指標(biāo)備注面密度/（g/m2）撕破強(qiáng)力/kg拒水性拒水性（滾動(dòng)角）/°耐水壓/mm透氣性/[cm3/(cm2·s)]透濕性/[g/(m2·24h)]1352.5L0=100L20=90L0=7L20=9600-7000.5≥8000JISL1096JISL1096(擺錘法)JISL噴淋法帝人法JISL1079（低水壓法）JISL1079JISL（杯子法）項(xiàng)目指標(biāo)備注面密度/（g/m2）135JISL109613模仿蝴蝶翅膀的結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)的光顯色纖維（結(jié)構(gòu)生色纖維）閃蛺蝶Morphodidius閃蛺蝶模仿蝴蝶翅膀的結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)的光顯色纖維（結(jié)構(gòu)生色纖維）Morph14Morphodidius翅瓣結(jié)構(gòu)電鏡照片Morphodidius翅瓣結(jié)構(gòu)電鏡照片15翅瓣截面結(jié)構(gòu)圖入射光干射薄片翼鱗粉支撐細(xì)條橫肋1.7μm1.8μm0.16μm0.08μm0.70μm0.54μm0.12μm0.14μm翅瓣截面結(jié)構(gòu)圖入射光干射薄片翼鱗粉支撐細(xì)條橫肋1.7μm1.16顯色纖維Morphotex層壓結(jié)構(gòu)紗示意圖顯色纖維Morphotex層壓結(jié)構(gòu)紗示意圖17PET與Ny層壓結(jié)構(gòu)紗紡絲示意圖PET與Ny層壓結(jié)構(gòu)紗紡絲示意圖18光顯色纖維截面電鏡照片光顯色纖維截面電鏡照片19模仿植物葉子呼吸原理開(kāi)發(fā)的有呼吸功能的紡織品保護(hù)細(xì)胞氣孔孔植物葉子氣孔結(jié)構(gòu)模仿植物葉子呼吸原理開(kāi)發(fā)的有呼吸功能的紡織品保護(hù)細(xì)胞氣孔孔植20彈性氣室微氣候泵吸作用皮膚Stomatex作用示意圖彈性氣室微氣候泵吸作用皮膚Stom21仿鯊魚皮織物鯊魚皮膚表面denticles鱗片結(jié)構(gòu)Fastskin?游泳服所用織物仿鯊魚皮織物鯊魚皮膚表面denticles鱗片結(jié)構(gòu)Fasts22Fastskin?織物工作原理示意圖Fastskin?織物工作原理示意圖23仿蜘蛛絲的研究四噴絲孔六噴絲孔噴絲套管仿蜘蛛絲的研究四噴絲孔六噴絲孔噴絲套管24蜘蛛絲的性能：(1)絲細(xì)強(qiáng)度高、柔韌性彈性好、耐沖擊力強(qiáng)。

NephilaClavipes熱帶蜘蛛絲直徑：0.74~1.16dtex；強(qiáng)度（6.4~8.2）N/dtex

(2)耐低溫：-40℃仍有彈性。(3)生物可降解。蜘蛛絲的性能：25蜘蛛絲蛋白的合成蜘蛛蛋白絲產(chǎn)生的三種途徑：(1)利用動(dòng)物（奶?；蚰萄颍﹣?lái)生產(chǎn)蜘蛛蛋白;(2)利用微生物來(lái)生產(chǎn)蜘蛛蛋白；(3)利用植物來(lái)生產(chǎn)蜘蛛蛋白。蜘蛛絲蛋白的合成蜘蛛蛋白絲產(chǎn)生的三種途徑：26仿生紡織品的設(shè)計(jì)思路仿生智能紡織品納米技術(shù)的應(yīng)用仿生紡織品的設(shè)計(jì)思路仿生智能紡織品27仿生智能紡織品利用人工材料模仿自然界生物體的結(jié)構(gòu)和性能來(lái)設(shè)計(jì)紡織品，使紡織品獲得由這些結(jié)構(gòu)帶來(lái)的“功能”，即為仿生智能紡織品。仿生智能紡織品28仿松果的智能紡織品仿松果的智能紡織品29納米技術(shù)的應(yīng)用拒水、防污自潔織物NanosphereTM無(wú)Nanosphere結(jié)構(gòu)的織物表面Nanosphere結(jié)構(gòu)的織物表面NanospereTM

織物表面結(jié)構(gòu)納米技術(shù)的應(yīng)用無(wú)Nanosphere結(jié)構(gòu)的織物表面Nanos30Nanosphere結(jié)構(gòu)織物表面水滴塵土Nanosphere結(jié)構(gòu)織物表面，塵土粘附于水滴上水滴滾落時(shí)，塵土也隨之沖去NanospereTM

織物的拒水防污功能Nanosphere結(jié)構(gòu)織物表面水滴塵土Nanosphere31仿生紡織品的發(fā)展前景仿生學(xué)作為生物學(xué)和技術(shù)學(xué)相結(jié)合的學(xué)科，旨在技術(shù)方面模仿自然界生物體的功能，在生物學(xué)和技術(shù)之間架起一座橋梁，通過(guò)生物學(xué)原理的再現(xiàn)，尋找解決技術(shù)問(wèn)題的方案。隨著仿生技術(shù)、納米技術(shù)等高新技術(shù)和紡織技術(shù)的融合，為仿生紡織品的開(kāi)發(fā)提供了全新的途徑，有極為廣闊的發(fā)展前景。仿生紡織品的發(fā)展前景仿生學(xué)作為生物學(xué)和技術(shù)學(xué)相結(jié)合的學(xué)科，旨32謝謝2006.12謝謝33仿生紡織品的設(shè)計(jì)與應(yīng)用天津工業(yè)大學(xué)紡織學(xué)院顧振亞仿生紡織品的設(shè)計(jì)與應(yīng)用天津工業(yè)大學(xué)紡織學(xué)院34什么是仿生學(xué)從生物體優(yōu)異的功能中得到啟迪，通過(guò)模仿生物體的結(jié)構(gòu)、形態(tài)、功能和行為或從中得到啟示來(lái)設(shè)計(jì)和制備智能材料以解決所面臨的技術(shù)問(wèn)題的認(rèn)知方法，即為“仿生”。仿生學(xué)是“模仿生物的科學(xué)”。什么是仿生學(xué)從生物體優(yōu)異的功能中得到啟迪，通過(guò)模仿生物體的結(jié)35仿生紡織品的研究開(kāi)發(fā)基于仿生的思路，模仿生物體的結(jié)構(gòu)和特性，對(duì)紡織品進(jìn)行仿生設(shè)計(jì)，制備具有生物體特殊功能（智能）的紡織品，稱為“仿生紡織品”。仿生紡織品的研究開(kāi)發(fā)基于仿生的思路，模仿生物體的結(jié)構(gòu)和特性，36仿生紡織品研究開(kāi)發(fā)舉例模仿蛾的角膜結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)的超微坑纖維模仿荷葉表面凹凸粗糙結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)的超拒水織物模仿蝴蝶翅膀的結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)的光顯色纖維（結(jié)構(gòu)生色纖維）模仿植物葉子呼吸原理開(kāi)發(fā)的有呼吸功能的紡織品仿鯊魚皮織物仿蜘蛛絲的研究仿生紡織品研究開(kāi)發(fā)舉例模仿蛾的角膜結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)的超微坑纖維37蛾眼睛角膜表面防反射層結(jié)構(gòu)蛾眼睛角膜表面防反射層結(jié)構(gòu)38可見(jiàn)光與纖維的作用方式超微坑纖維的表面微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)可見(jiàn)光與纖維的作用方式超微坑纖維的表面微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)39模仿荷葉表面凹凸粗糙結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)的超拒水織物荷葉效應(yīng)水滴在荷葉表面形成滾動(dòng)的小球荷葉表面的微觀結(jié)構(gòu)模仿荷葉表面凹凸粗糙結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)的超拒水織物水滴在荷葉表面形成滾40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41荷葉表面上的油性污垢也能被水滴洗除荷葉表面上的油性污垢也能被水滴洗除42疏水粗糙表面和光滑表面除塵方式比較示意圖疏水粗糙表面和光滑表面除塵方式比較示意圖43超拒水織物Microft-LotusMicroft?<Rectas>?結(jié)構(gòu)超拒水織物Microft-LotusMicroft?<Rec44高密度棉織物耐綸塔夫綢普通高密度透濕拒水織物Microft.<Rectas>MicroftR<Rectas>拒水性的耐洗性高密度棉織物耐綸塔夫綢普通高密度透濕Microft.<Rec45項(xiàng)目指標(biāo)備注面密度/（g/m2）撕破強(qiáng)力/kg拒水性拒水性（滾動(dòng)角）/°耐水壓/mm透氣性/[cm3/(cm2·s)]透濕性/[g/(m2·24h)]1352.5L0=100L20=90L0=7L20=9600-7000.5≥8000JISL1096JISL1096(擺錘法)JISL噴淋法帝人法JISL1079（低水壓法）JISL1079JISL（杯子法）項(xiàng)目指標(biāo)備注面密度/（g/m2）135JISL109646模仿蝴蝶翅膀的結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)的光顯色纖維（結(jié)構(gòu)生色纖維）閃蛺蝶Morphodidius閃蛺蝶模仿蝴蝶翅膀的結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)的光顯色纖維（結(jié)構(gòu)生色纖維）Morph47Morphodidius翅瓣結(jié)構(gòu)電鏡照片Morphodidius翅瓣結(jié)構(gòu)電鏡照片48翅瓣截面結(jié)構(gòu)圖入射光干射薄片翼鱗粉支撐細(xì)條橫肋1.7μm1.8μm0.16μm0.08μm0.70μm0.54μm0.12μm0.14μm翅瓣截面結(jié)構(gòu)圖入射光干射薄片翼鱗粉支撐細(xì)條橫肋1.7μm1.49顯色纖維Morphotex層壓結(jié)構(gòu)紗示意圖顯色纖維Morphotex層壓結(jié)構(gòu)紗示意圖50PET與Ny層壓結(jié)構(gòu)紗紡絲示意圖PET與Ny層壓結(jié)構(gòu)紗紡絲示意圖51光顯色纖維截面電鏡照片光顯色纖維截面電鏡照片52模仿植物葉子呼吸原理開(kāi)發(fā)的有呼吸功能的紡織品保護(hù)細(xì)胞氣孔孔植物葉子氣孔結(jié)構(gòu)模仿植物葉子呼吸原理開(kāi)發(fā)的有呼吸功能的紡織品保護(hù)細(xì)胞氣孔孔植53彈性氣室微氣候泵吸作用皮膚Stomatex作用示意圖彈性氣室微氣候泵吸作用皮膚Stom54仿鯊魚皮織物鯊魚皮膚表面denticles鱗片結(jié)構(gòu)Fastskin?游泳服所用織物仿鯊魚皮織物鯊魚皮膚表面denticles鱗片結(jié)構(gòu)Fasts55Fastskin?織物工作原理示意圖Fastskin?織物工作原理示意圖56仿蜘蛛絲的研究四噴絲孔六噴絲孔噴絲套管仿蜘蛛絲的研究四噴絲孔六噴絲孔噴絲套管57蜘蛛絲的性能：(1)絲細(xì)強(qiáng)度高、柔韌性彈性好、耐沖擊力強(qiáng)。

NephilaClavipes熱帶蜘蛛絲直徑：0.74~1.16dtex；強(qiáng)度（6.4~8.2）N/dtex

(2)耐低溫：-40℃仍有彈性。(3)生物可降解。蜘蛛絲的性能：58蜘蛛絲蛋白的合成蜘蛛蛋白絲產(chǎn)生的三種途徑：(1)利用動(dòng)物（奶?；蚰萄颍﹣?lái)生產(chǎn)蜘蛛蛋白;(2)利用微生物來(lái)生產(chǎn)蜘蛛蛋白；(3)利用植物來(lái)生產(chǎn)蜘蛛蛋白。蜘蛛絲蛋白的合成蜘蛛蛋白絲產(chǎn)生的三種途徑：59仿生紡織品的設(shè)計(jì)思路仿生智能紡織品納米技術(shù)的應(yīng)用仿生紡織品的設(shè)計(jì)思路仿生智能紡織品60仿生智能紡織品利用人工材料模仿自然界生物體的結(jié)構(gòu)和性能來(lái)設(shè)計(jì)紡織品，使紡織品獲得由這些結(jié)構(gòu)帶來(lái)的“功能”，即為仿生智能紡織品。仿生智能紡織品61仿松果的智能紡織品仿松果的智能紡織品62納米技術(shù)的應(yīng)用拒水、防污自潔織物NanosphereTM無(wú)Nanosphere結(jié)構(gòu)的織物表面Nanosphere結(jié)構(gòu)的織物表面NanospereTM

織物表面結(jié)構(gòu)納米技術(shù)的應(yīng)用無(wú)Nanosphere結(jié)構(gòu)的織物表面Nanos63Nanosphere結(jié)構(gòu)織物表面水滴塵土Nanosphere結(jié)構(gòu)織物表面，塵土粘附于