天然生物材料及其摩擦学
第21卷 第4期摩擦学学报V o l21, N o4 2001年7月TRIBOLOGY July,2001
天然生物材料及其摩擦学
佟 金,马云海,任露泉
(吉林大学地面机械仿生技术教育部重点实验室,吉林长春 130025)
摘要:评述了几种天然生物材料的特性及其摩擦学研究现状,分析了天然生物复合材料、角蛋白材料、土壤动物体表、植物叶的结构和表面形态及性能,介绍了天然生物材料的摩擦与磨损性能及生物防粘减阻和生物润滑技术,并探索性地提出了摩擦学仿生概念.
关键词:天然生物材料;土壤动物;摩擦学;仿生学
中图分类号:Q81;Q313.5文章标识码:A文章编号:1004-0595(2001)04-0315-06
天然生物材料具有适应环境的生物系统和生存本领,它们精巧的结构和形态及某些功能吸引了众多的工程结构设计者和材料科学家的兴趣.人们业已开展了天然生物材料的智能进化过程、功能结构相关性、对外部激励的响应机制及行为特征原理与方法以及工程结构系统和材料等领域的工程仿生研究[1,2].工程仿生学的基本思想是将生物系统的原理运用于工程技术系统,使人造技术系统具有类似生物系统的功能特征.本文作者在综合评述几种天然生物材料摩擦学行为的基础上,提出了探索性的摩擦学仿生的概念.
1 天然生物材料结构、表面形态及性能
由生物过程形成的天然生物材料包括结构蛋白、结构多糖及生物软组织、生物复合纤维和生物矿物等,构成天然生物材料的基本化合物包括水、4种核苷酸、20种氨基酸、糖及4种生物矿物,天然生物材料的多样性是由这些基本化合物的不同组装而形成的[3].下面主要介绍天然生物复合材料和角蛋白材料的结构与性能以及土壤动物体表和植物叶表面形态特征与性能.
1.1 天然生物复合材料
众多天然生物材料是多种尺度上的复合材料,其构成可大体区分为增强相和基体组织.Nog ata[4]给出了某些天然生物材料增强相单元体的几何学特征,如竹节中的竹纤维呈丝状分布于基体组织中,贝壳中有粒状或球状增强相分布,贝壳和牙齿中有棒状或针状增强相分布,骨、贝壳、鹿角及牙齿中有板状或层状增强相分布,骨、针骨及树木具多孔性结构.天然生物复合材料中的增强相在基体组织中呈均匀或梯度分布,例如贝壳中的粒状和球状增强相呈均匀分布特征,在贝壳珍珠层中文石晶体占95%,其余为有机质及少量水构成的天然陶瓷基复合材料[3];而竹纤维在竹杆上的径向分布为梯度分布,竹纤维的密度由表到里逐渐减小.天然生物材料具有高效高强度,Nogata等[5]对比分析了一组天然生物材料的抗拉强度和弹性模量数据,发现其具有优良的比强度和比模量,其中纯竹纤维、羽柄、木材及骨的比强度相当于或优于合金及陶瓷材料.
1.2 角蛋白材料
角蛋白是脊椎动物的皮肤、毛发、角、羽毛和足的主要构成物质,分为哺乳动物角蛋白、鸟角蛋白及爬虫类角蛋白.穿山甲全身披覆鳞片,鳞片表面有一系列对称排列的棱纹突起.穿山甲鳞片由蛋白质构成,主要是A和B角蛋白,其中以A角蛋白为主,它含有18种氨基酸[6].穿山甲在挖土取食或挖洞过程中,其鳞片受到来自土壤及石块的磨损作用.
鸟在飞行过程中羽翼受到空气动力的作用,羽翼上的羽片和羽柄必须有足够的韧性和强度及高回弹结构,且个别羽毛的折断和损失并不影响其飞行[7].羽毛角蛋白为缠绕型B角蛋白.尽管不同种鸟类间的生化差别很小[8],但测量发现不同种类的羽毛角蛋白的杨氏模量有较大差别.角蛋白塑性低,但表现出粘弹行为[9],在试验过程中弹性模量对加载速率有很
基金项目:国家杰出青年科学基金资助项目(50025516);吉林省自然科学基金资助项目(20000528).收稿日期:2000-06-29;修回日期:2001-02-15/联系人佟金.
作者简介:佟 金,男,1957年生,教授,目前主要从事机械与材料仿生及摩擦学研究.
大的依赖性.羽毛角蛋白的杨氏模量从羽尖到羽根明显增大[10],羽柄的弯曲韧性决定其横断面几何形态和角蛋白的杨氏模量,羽尖处的角蛋白呈平行轴向的纤维分布,而在羽根处则存在多方向的层状结构,这与其根部所受到较高的扭转和弯曲作用有关,羽尖比羽根具有更高的杨氏模量[11],羽柄的平均失效应力为226M N/m
2[12]
.鸟的羽毛常常受到磨料磨损的作用.
1.3 土壤动物体表
土壤动物由于体表的不粘土特性而在地面机械领域受到重视[13],已成为农业机械和工程机械等地面机械触土部件防粘减阻表面研究与设计的仿生学基础.与摩擦学相关的土壤动物体表特征包括其体表物质构成、体表几何形态、体表分泌液及体表生物电.土
料[14],其中碳、氮、氢及氧是主要的组成元素.土壤动物体表为疏水性材料,土壤动物体表呈现粗糙形态和多种形态的非光滑几何特征,其特点是一定形状的几何单元体规则地或随机地分布在体表的有关部位上,如凸包型非光滑表面和凹坑形非光滑表面
[15]
.土壤动
物体表各部位的形态因触土方式不同而异,例如,蜣螂头部“推土板”主要用于推土或推滚粘湿的动物粪便,推滚的粪球高度可达到自身高度一倍以上,体表不粘附粪便或土壤,其体表呈现图1所示的凸包形非
Fig 1 SEM pho tog raphs of surface mo rpholog y fo r
t he “bulldo zing plat e ”o n dung beetle's head 图1 蜣螂头部“推土板”表面形貌SEM 照片
光滑形态
[14]
.土壤动物体表非光滑形态按其结构单元
形状可区分为凸包型、凹坑型、鳞片型、棱纹型和台阶
型等;按非光滑几何单元尺寸可区分为宏观非光滑和微观非光滑,由其非光滑结构单元的力学特性可区分为刚性非光滑、弹性非光滑和柔性非光滑,生物体表还有永久性存在的静态非光滑和运动过程中出现的动态非光滑[15].
1.4 植物叶表面
植物除了根系以外的其他部位均有表皮,它也是植物与环境的界面.植物表皮微观结构如毛状体、表皮搭接及蜡质晶体等的作用不同,多数植物叶表面由于覆盖着厚1～5L m 的蜡质晶体而呈现固有的疏水性[16],一些植物叶表面具有毛状体,而一些植物叶表面具有凸包形(乳突形)真皮细胞以及凹陷或突起神经组织,这种粗糙形态增强了疏水表面的疏水性.Bar thlo tt 等[17]
对8种植物叶表面的静态接触角的测量结果表明,具有光滑表面的2种常青树(Gnetum g nemon,Mag nolia denudata )、雨林草(Heliconia densiflora )和山毛棒(Fag us sylv atica )叶的接触角分别为55.4°、88.9°、28.4°和71.7°,具有微观粗糙表面的荷花(Nelumbo nucifer a )、野芋(Co locasia esculenta)、擘蓝(Brassica oleracea)和一种菊科植物(M utisia decurrens)花瓣叶的接触角分别为160.4°、159.7°、160.3°和128.4°.根据接触角的大小,可以将植物叶区分为润湿性和疏水性2种.
2 天然生物材料的摩擦与磨损性能
2.1 竹材磨损
竹材是一种天然生物复合材料,近20年来竹材的工程研究倍受重视,主要涉及竹的结构特征、机械性能、磨损特性、竹材结构的仿生应用及竹纤维增强材料等.竹材结构大体可按厚壁细胞和薄壁细胞加以区分,其中薄壁细胞为竹材的基体;而厚壁细胞,即竹纤维为竹材的增强体.竹纤维的结构表现为厚薄相间的多层组态,每一层由微纤维螺旋缠绕而成.竹材具有可与工程合金相比拟的性能.竹材的性能与其所含竹纤维的体积分数相关,吸水将会降低竹材的机械性能,而在竹材表面涂覆树脂可有效防止水的浸入.竹材的纵向抗拉、抗弯及抗冲击性能明显比横向的高,其特定的结构和优良性能为先进复合材料的仿生设计提供了重要信息,相关研究已取得了重要进展[18].竹材中竹纤维的硬度高于基体材料的硬度,由于竹纤维的密度从表到里逐渐减小,故竹材表层的耐磨性最高.Yako u 等[19]
在以砂纸为对摩材料进行的磨料磨损试验中发现,其最大磨损速率出现在竹杆中间靠近内表层附近,且与硬度分布一致.在以石英砂为磨料的自由式磨料磨损条件下,竹材的磨损速率取决于竹纤维与滑动表面的方向和磨料粒子的尺寸,磨损速率在竹纤维垂直方向比平行方向低,磨料粒子尺寸减小则使竹材的磨损速率降低;当竹纤维与滑动界面处于垂直方向时,试样表面层一定深度的基体组织被首先磨
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摩 擦 学 学 报第21卷
去,使纤维端头突出于基体之上,形成一种具有非光滑特征的磨损表面几何形态[20](见图2),这是一种由
F ig 2 SEM phot og raphs of bamboo sect ion abra ded
against free -a br asiv e materials
图2 竹材断面自由式磨料磨损表面形貌SEM 照片
磨损过程形成的耐磨形态,自由式磨料粒子在这种形态的表面上易于产生滚动,此时,竹纤维表现出很强的耐磨性.竹材与灰铸铁的干滑动摩擦磨损行为也有与自由式磨料磨损行为相类似的特征,由于干滑动磨损的接触特性,垂直方向的试样磨损表面不存在非光滑几何结构,但同样具有高耐磨性能
[21]
.在干滑动磨
损和自由式磨料磨损条件下,当竹纤维取向平行于滑动表面时,竹纤维损伤严重,在干滑动磨损中以粘着、塑性变形、犁切及开裂为主要磨损机制,而在自由式磨料磨损过程中以犁切、开裂乃至纤维切断等为主要磨损机制;当竹纤维取向垂直于滑动表面时,滑动干摩擦条件下竹纤维的主要磨损机制为变形和开裂,而自由式磨料磨损条件下的主要磨损机制为微犁切和微开裂.
2.2 穿山甲鳞片的摩擦与磨损性能
穿山甲是半栖土壤动物,对穿山甲鳞片性质的研究源于它的脱土功能.虽然穿山甲鳞片在自然状态下承受着磨料磨损的作用,但其在自由式磨料作用下的耐磨性不高,磨料粒子很容易被压入到磨损表面层中.我们采用环-块摩擦磨损试验机考察了穿山甲鳞片与灰铸铁在干摩擦条件下对摩时的摩擦磨损行为,发现在滑动摩擦过程中穿山甲鳞片材料发生明显的转移现象,并在偶件材料表面形成转移膜;转移膜与鳞片材料的摩擦系数低于灰铸铁与鳞片的摩擦系数.相应的摩擦系数随时间的变化关系如图3所示,可见在初始滑动阶段摩擦系数较高;随着转移膜面积的增大,摩擦系数降低;当转移达到动态平衡时,摩擦系数
趋于稳定[6].鳞片主要磨损机制为粘着、微犁切、微开
裂乃至脆性疲劳[22]
.
Fig 3 Var iat ion o f frict ion coefficient with
test dur ation in dry sliding of pang o lin scale a gainst g rey ir on 图3 穿山甲鳞片与灰铸铁在干摩擦
条件下对摩时的摩擦 系数随试验时间变化的关系曲线
2.3 羽毛的磨损行为
涉禽类羽毛上淡色斑点处的角蛋白的磨损比相邻深色角蛋白的磨损严重,其中翅膀颜色极淡的幼小黑鸟的羽毛磨损较严重.关于油性海鸟羽毛的磨损和
患有结核病的鸟的羽毛的磨损研究已有较多报道[23,
24]
.羽毛磨损对于家禽饲养业有很大影响,如对
产蛋量的影响即不可忽视,羽毛磨损严重时则往往要求对家禽饲料进行改进.研究发现,黑素角蛋白遭受的磨损较小,其比非黑素角蛋白具有更高的耐磨料磨损能力.Burtt [25]也证实黑素影响羽毛的磨料磨损性能,这是大多数沙漠鸟类具有黑素翅膀的原因.这些研究表明,黑素可导致羽毛磨料磨损性能的差别.
Bonser 等[26]
发现,欧洲八哥羽(Sturnus vulgaris )的黑素羽毛角蛋白的硬度比非黑素角蛋白的高39%.由于这种硬度上的差别,其羽柄事实上由复合角蛋白材料组成.羽毛磨损对于鸟类的飞行有较大影响,这种耐磨性高的翅膀能够在飞行过程中节约动力9%[27].如一种大型海鸥类飞鸟(Pruuinus gr av is)的体重明显低于同类鸟的体重(约低60%),有很低的翼载,其翼面积也小10%,它们的羽毛上缺少羽枝,一般认为这是磨料磨损作用的结果[28].
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第4期佟 金等: 天然生物材料及其摩擦学
3 生物防粘减阻及润滑
3.1 生物防粘
松散物料对机械部件的粘附现象在工程中具有普遍性,尤其是土壤粘附具有较为广泛的代表性.分析表明,粘湿土壤与固体表面的粘附主要源于界面水膜的毛细引力和粘滞阻力,这些力是粘附界面物质分子相互作用力的宏观表现[29].对于土壤粘附系统,粘附力随着界面接触面积的增大而增大,当界面处于连续水膜接触状态时,则粘附力随着界面水膜的增厚而降低.因此,改变界面接触状态或增大界面水膜厚度是减轻土壤粘附的有效途径.生物的防粘以土壤动物最为典型.土壤动物体表的强疏水性表明其体表物质与水分子之间的引力较弱,体表非光滑形态和体表粗糙形态增强了这种疏水性功能,疏水性与表面粗糙性或非光滑性的综合作用是土壤动物防粘功能的重要机制[14].
Barthlott等[17]用土壤和石英灰等9种微粉作为污染物对8种植物叶面进行人工污染,之后用天然雨和人工雨进行清洗试验.结果发现,对于疏水性的叶面,落到叶面上的水会迅速收缩成球状滴,叶面经小于5°角倾斜后球状水滴即快速脱落而不残留任何污染物,叶面上的毛状体和刻划等微观粗糙结构有利于粉末状污染物的脱附,这种自清洁功能与污染物的尺寸和化学性质无关.对于具有70°接触角的光滑叶面,落到叶面上的水滴收缩成半球状,此时水滴在叶面倾斜角达到10～30°时才发生脱落,且脱落速度相对较慢.对于接触角很小的光滑叶面,落在叶面上的水很快铺展,此时当叶面倾斜角大于40°时水滴才发生部分脱落.植物叶面蜡质材料和微观粗糙结构的综合作用使得叶面对颗粒污染物具有自清洁功能,这被称为“荷叶效应”(Lo tus-Effect)[17].
3.2 生物减阻
动物在运动过程中需要克服来自环境介质的阻力,水生动物、飞行动物及土壤动物分别受到液体阻力、空气阻力和土壤阻力,其中动物体表与环境介质的摩擦阻力构成其运动阻力的重要部分.生物减阻有多种形式,包括生物非光滑减阻、生物柔性减阻及生物润滑减阻等.海豚是海洋中的速泳高手,这除了与海豚体形有关以外,海豚皮肤的三层结构(黑色表皮层、白色真皮层及脂肪层)形成的动态非光滑形态具有重要作用,这种动态非光滑形态使表层附近水的涡流层变成摩擦阻力小的层流层.土壤动物体表非光滑几何形态具有减小土壤滑动阻力的功能,基于这一原理设计的仿生推土板和仿生犁壁具有显著的减阻性能[30,31].一些土壤动物体表由于几何非光滑结构单元而能够产生柔性变形,这种非光滑与柔性相结合构成了柔性非光滑结构,柔性非光滑结构是某些土壤动物体表摩擦阻力减小的决定因素之一[32].
3.3 生物润滑
润滑是生物减小摩擦阻力的有效方式,生物润滑包括体内润滑和体表润滑两方面.动物关节处存在着典型的体内润滑,而土壤动物体表则存在着典型的体表润滑.
动物在运动过程中承受着从零到几倍于其体重的动态载荷,因此润滑对保证动物关节的正常运动至关重要.研究表明[33],马的膝盖关节在干摩擦时的摩擦系数为0.27,而当用生理润滑液润滑时则为0.02.动物关节接触部位含有软骨和滑膜液,关节软骨是一种多孔性的粘弹性材料,其间充满着液体,表面有凹陷,呈粗糙形态.关节软骨组织受压后,其滑膜液会渗出到关节接触面而形成润滑膜.但滑膜液进出软骨的速率非常低,因此,对于同一个关节,在一些状态下可能处于弹性流体动力润滑,而在另一些状态下可能处于边界润滑.关节的摩擦系数随着液体粘度的增大而减小.U nsw orth[33]总结了人在行走过程中臀关节的润滑行为,发现在起步阶段,关节所受载荷非常低(约20N),而关节间滑移速度非常高,此时滑膜液从软骨中渗出形成较厚的液膜;在脚跟接地时,载荷突然上升到2000N以上,而关节间的滑移速度非常低,此时关节间形成了挤压膜,以保证软骨之间不发生接触;在直立阶段,载荷较低而滑移速度较高,此时滑膜液处于弹性流体动力润滑状态;在脚趾离开地面时,载荷最大,关节滑移速度最低,此时挤压膜仍保持作用而避免软骨表面之间的直接接触.动物关节特别是人体关节的生物摩擦学机理是研究人工关节材料的基础,陶瓷和超高分子量聚乙烯材料在人工关节摩擦副上的应用及其摩擦学特性研究一直受到重视[34,35].许多土壤动物都分泌液体,其中蚯蚓是典型的具有体表分泌液的土壤动物之一,当蚯蚓在土壤中运动或受刺激时,便从体腔内分泌出液体物质,这种蚯蚓分泌液是含有粘蛋白的水的稀溶液[36].在其与土壤滑动接触过程中体表液具有体表润滑作用,可以视作界面滑动剪切层.
4 摩擦学仿生概念
摩擦学中的仿生研究涉及生物学和摩擦学乃至其他相关学科的交叉渗透,摩擦学仿生的基本思想是
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通过模拟天然生物体材料结构及摩擦学行为,进而建造新的摩擦学技术系统或研制摩擦学新材料.摩擦学仿生从系统构成上可分为摩擦学材料仿生和摩擦学表面形态仿生,前者如仿生复合摩擦学材料、仿生涂层和仿生润滑材料,后者如非光滑几何表面形态仿生、柔性非光滑仿生及仿生耐磨形态等.从摩擦学功能而言,还可以将摩擦学仿生划分为减摩仿生、耐磨仿生及防粘仿生等.
5 结束语
天然生物材料的研究正处于迅速发展时期,天然生物材料的多级结构、微组装及其仿生研究受到高度重视.天然生物复合材料结构为新型复合材料研究提供了仿生学基础,角蛋白材料摩擦学研究在鸟类研究方面获得了应用,竹材断面自由式磨料磨损形成的耐磨形态为耐磨表面设计提供了新的思路,生物防粘减阻及其仿生研究在向生物的在体测试和功能的动态分析等方向发展.可以预期,天然生物摩擦学在人工生物材料研究方面将会有更大的发展.
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Naturally Biological Materials and Their Tribology:A Review
T ONG Jin,M A Yun-hai,REN Lu-quan
T he K ey L abor atory f or T er r ain-M achine B ionics Engineer ing of the M inistry of Education,
J ilin Univ ersity(N anling Camp us), Changchun 130025, China)
Abstract:Because of the natural selections and evolutio n of the respectiv e biolog ical sy stems through millions of y ears,naturally biological materials hav e unique str uctures and som e extraor dinary properties.The structures and surface m orpho logies of naturally bio logical materials have w idely been researched in o rder to develop biom im etic structure,biomimetic materials and bio mimetic tribological surfaces.T hus the characteristics o f so me naturally biolog ical m aterials and their tribolog ical behav ior ar e reviewed.Focus has been placed on the structures and properties o f biolog ical com posite materials and keratin materials,the surface m orphologies of so il anim als'cuticle and plant leaves,the friction and w ear behavior of naturally bio logical materials such as bamboo and pangolin scales,the anti-adhesion of so il animals,and the biological lubrication of animal joints.Then the concept of bio mimetics in tr ibolo gy is put forw ard.
Key words: biolo gical mater ial;soil anim al;tribolog y;bio mimetics
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材料科学基础知识点
材料科学基础 第零章材料概论 该课程以金属材料、陶瓷材料、高分子材料及复合材料为对象，从材料的电子、原子尺度入手，介绍了材料科学理论及纳观、微观尺度组织、细观尺度断裂机制及宏观性能。核心是介绍材料的成分、微观结构、制备工艺及性能之间的关系。 主要内容包括：材料的原子排列、晶体结构与缺陷、相结构和相图、晶体及非晶体的凝固、扩散与固态相变、塑性变形及强韧化、材料概论、复合材料及界面，并简要介绍材料科学理论新发展及高性能材料研究新成果。 材料是指：能够满足指定工作条件下使用要求的，就有一定形态和物理化学性状的物质。 按基本组成分为：金属、陶瓷、高分子、复合材料 金属材料是由金属元素或以金属元素为主，通过冶炼方法制成的一类晶体材料，如Fe、
Cu、Ni等。原子之间的键合方式是金属键。陶瓷材料是由非金属元素或金属元素与非金属元素组成的、经烧结或合成而制成的一类无机非金属材料。它可以是晶体、非晶体或混合晶体。原子之间的键合方式是离子键，共价键。 聚合物是用聚合工艺合成的、原子之间以共价键连接的、由长分子链组成的髙分子材料。它主要是非晶体或晶体与非晶体的混合物。原子的键合方式通常是共价键。 复合材料是由二种或二种以上不同的材料组成的、通过特殊加工工艺制成的一类面向应用的新材料。其原子间的键合方式是混合键。 材料选择： 密度 弹性模量:材料抵抗变形的能力 强度:是指零件承受载荷后抵抗发生破坏的能力。 韧性：表征材料阻止裂纹扩展的能力功能成本
结构(Structure) 性质(Properties) 加工(Processing) 使用性能(Performance) 在四要素中，基本的是结构和性能的关系，而“材料科学”这门课的主要任务就是研究材料的结构、性能及二者之间的关系。 宏观结构←显微镜下的结构←晶体结构←原子、电子结构 重点讨论材料中原子的排列方式（晶体结构）和显微镜下的微观结构（显微组织）的关系。以及有哪些主要因素能够影响和改变结构，实现控制结构和性能的目的。 第一章材料结构的基本知识 1.引言 材料的组成不同，性质就不同。 同种材料因制备方法不同，其性能也不同。这是与材料的内部结构有关：原子结构、原子键合、原子排列、显微组织。 原子结构 主量子数n
仿生学论文综述
仿生学论文 10级生物科学 1009210117 张荣华
摘要 自然界生物在漫长的进化过程中优胜劣汰，为了生存、自卫、竞争和发展的需要，强化了自身许多优异的结构和特殊功能。人们模仿生物界的这些结构特征,将它们应用于自身的斗争,即军事斗争中。利用生物的结构和功能原理来研制机械或各种新技术的科学。解决在日常的生产生活中遇到的问题，制造多种探测、斗争武器。 关键词：生物结构特殊功能实践运用军事
一.仿生学简介 仿生学（bionices）在具有生命之意的希腊语言bion上，加上有工程技术涵义的ices而组成的词语。大约从1960年才开始使用。生物具有的功能迄今比任何人工制造的机械都优越得多，仿生学就是要在工程上实现并有效地应用生物功能的一门学科。例如关于信息接受（感觉功能）、信息传递（神经功能）、自动控制系统等，这种生物体的结构与功能在机械设计方面给了很大启发。可举出的仿生学例子，如将海豚的体形或皮肤结构（游泳时能使身体表面不产生紊流）应用到潜艇设计原理上。仿生学也被认为是与控制论有密切关系的一门学科，而控制论主要是将生命现象和机械原理加以比较，进行研究和解释的一门学科。 1.历史由来自古以来，自然界就是人类各种技术思想、工程原理及重大发明的源泉。种类繁多的生物界经过长期的进化过程，使 它们能适应环境的变化，从而得到生存和发展。劳动创造了人类。人类以自己直立的身躯、能劳动的双手、交流情感和思想的语言，在长期的生产实践中，促进了神经系统尤其是大脑获得了高度发展。因此，人类无与伦比的能力和智慧远远超过生物界的所有类群。人类通过劳动运用聪明的才智和灵巧的双手制造工具，从而在自然界里获得更大自由。人类的智慧不仅仅停留在观察和认识生物界上，而且还运用人类所独有的思维和设计能力模仿生物，通过创造性的劳动增加自己的本领。 鱼儿在水中有自由来去的本领，人们就模仿鱼类的形体造船，以木桨仿鳍。相传早在大禹时期，我国古代劳动人民观察鱼在水中用尾巴的摇摆而游动、转弯，他们就在船尾上架置木桨。通过反复的观察、模仿和实践，逐渐改成橹和舵，增加了船的动力，掌握了使船转弯的手段。这样，即使在波涛滚滚的江河中，人们也能让船只航行自如。鸟儿展翅可在空中自由飞翔。据《韩非子》记载鲁班用竹木作鸟“成而飞之，三日不下”。然而人们更希望仿制鸟儿的双翅使自己也飞翔在空中。早在四百多年前，意大利人利奥那多·达·芬奇和他的助手对鸟类进行仔细的解剖，研究鸟的身体结构并认真观察鸟类的飞行。设计和制造了一架扑翼机，这是世界上第一架人造飞行器。 2.研究方法仿生学是生物学、数学和工程技术学互相渗透而结合成的一门新兴的边缘科学。第一届仿生学会议为仿生学确定了一个有趣而形象的标志：一个巨大的积分符号，把解剖刀和电烙铁“积分”在一起。这个符号的含
《材料科学基础》总复习(完整版)
《材料科学基础》上半学期容重点 第一章固体材料的结构基础知识 键合类型（离子健、共价健、金属健、分子健力、混合健）及其特点；键合的本质及其与材料性能的关系，重点说明离子晶体的结合能的概念； 晶体的特性（5个）； 晶体的结构特征（空间格子构造）、晶体的分类； 晶体的晶向和晶面指数（米勒指数）的确定和表示、十四种布拉维格子； 第二章晶体结构与缺陷 晶体化学基本原理：离子半径、球体最紧密堆积原理、配位数及配位多面体； 典型金属晶体结构； 离子晶体结构，鲍林规则（第一、第二）；书上表2－3下的一段话；共价健晶体结构的特点；三个键的异同点（举例）； 晶体结构缺陷的定义及其分类，晶体结构缺陷与材料性能之间的关系（举例）； 第三章材料的相结构及相图 相的定义 相结构 合金的概念：
固溶体 置换固溶体 （１）晶体结构 无限互溶的必要条件—晶体结构相同 比较铁（体心立方，面心立方）与其它合金元素互溶情况（表３－１的说明） （２）原子尺寸：原子半径差及晶格畸变； （３）电负性定义：电负性与溶解度关系、元素的电负性及其规律；（４）原子价：电子浓度与溶解度关系、电子浓度与原子价关系；间隙固溶体 （一）间隙固溶体定义 （二）形成间隙固溶体的原子尺寸因素 （三）间隙固溶体的点阵畸变性 中间相 中间相的定义 中间相的基本类型： 正常价化合物：正常价化合物、正常价化合物表示方法 电子化合物：电子化合物、电子化合物种类 原子尺寸因素有关的化合物：间隙相、间隙化合物 二元系相图： 杠杆规则的作用和应用； 匀晶型二元系、共晶（析）型二元系的共晶（析）反应、包晶（析）
型二元系的包晶（析）反应、有晶型转变的二元系相图的特征、异同点； 三元相图： 三元相图成分表示方法； 了解三元相图中的直线法则、杠杆定律、重心定律的定义； 第四章材料的相变 相变的基本概念：相变定义、相变的分类（按结构和热力学以及相变方式分类）； 按结构分类：重构型相变和位移型相变的异同点； 马氏体型相变：马氏体相变定义和类型、马氏体相变的晶体学特点，金属、瓷中常见的马氏体相变（举例）（可以用许教授提的一个非常好的问题――金属、瓷马氏体相变性能的不同――作为题目） 有序-无序相变的定义 玻璃态转变：玻璃态转变、玻璃态转变温度、玻璃态转变点及其黏度按热力学分类：一级相变定义、特点，属于一级相变的相变；二级相变定义、特点，属于二级相变的相变； 按相变方式分类：形核长大型相变、连续型相变（spinodal相变）按原子迁动特征分类：扩散型相变、无扩散型相变
服装材料学服装基础知识
服装材料学--服装基础知识 引言 不同服装材料其性能表现各不一样，带来服装应用范围和最终用途也会大相径庭。因此，认识和掌握服装材料的各种性能，对正确地选用材料，合理地设计服装，满意地穿着服装会大有帮助，产生事半功倍的效果。服装材料的性能包括物理机械性能、化学性能、外观性能以及卫生保健性能和缝纫加工性能等服用性能。 第一节服装材料的物理机械性能 一、定义 织物在外力作用下引起的应力与变形间的关系所反映的性能叫做织物的物理机械性能。它包含强度、伸长、弹性及耐磨性等方面的性能。 二、强度性能 1．织物的拉伸强度与断裂伸长率 织物在服用过程中，受到较大的拉伸力作用时，会产生拉伸断裂。将织物受力断裂破坏时的拉伸力称为断裂强度；在拉伸断裂时所产生的变形与原长的百分率，称为断裂伸长率。织物的拉伸断裂性能决定于纤维的性质、纱线的结构、织物的组织以及染整后加工等因素。 ⑴纤维的性质：纤维的性质是织物拉伸断裂性能的决定因素。纤维的断裂强度是指单位细度的纤维能承受的最大拉伸力，单位：CN/dtex。在天然纤维中，麻纤维的断裂强度最高，其次是蚕丝和棉，羊毛最差。化纤中，锦纶的强度最高，并且居所有纤维之首，其次是涤纶、丙纶、维纶、腈纶、氯纶、富强纤维和粘胶纤维。其中，粘胶纤维强度虽低，但略高于羊毛，在湿态下，其强力下降很多，几乎湿强仅为干强的40~50%。除粘胶纤维外，羊毛、蚕丝、维纶、富强纤维的湿强也有所下降，但棉、麻纤维例外，其湿强非但没有下降反而有所提高。涤纶、丙纶、氯纶、锦纶、腈纶等则因吸湿小，而使其干、湿态强度相差无几。至于断裂伸长率，则属麻纤维最小，只有2%左右，其次为棉，只有 3~7%，蚕丝15~25%，而羊毛属天然纤维之首，可达25~35%。化纤中，以维纶和粘胶纤维的断裂伸长率最低，在25%左右，其它合纤均在40%以上。 因此，各类纺织纤维的拉伸性能是不同的：棉麻类属高强低伸型，羊毛属低强高伸型，而锦纶、涤纶、腈纶等属高强高伸型，此外，还有维纶和蚕丝属中强中伸型。一般细而长的纤维织成的织物比粗而短的纤维织物拉伸性能好。 ⑵纱线结构：一般情况下，纱线越粗，其拉伸性能越好；捻度增加，有利于拉伸性能提高；捻向的配置一致时，织物强度有所增加；股线织物的强度高于单纱织物。 ⑶织物的组织结构：在其它条件相同的情况下，在一定长度内纱线的交错次数越多，浮长越短，织物的强度和断裂伸长率越大。因此，三原组织中以平纹的拉伸性能为最好，斜纹次之，缎纹织物最差。 ⑷后染整加工：织物的后整理对拉伸性能的影响，应视具备情况而定，有利有弊。 织物拉伸性能可用断裂强力、断裂伸长、断裂长度、断裂伸长率、断裂功等指标来表达。国际上通用经纬向断裂功之和作为织物的坚韧性指标。 2．织物的撕裂强度 在服装穿着过程中织物上的纱线会被异物钩住而发生断裂，或是织物局部被夹持受拉而被撕成两半。织物的这种损坏现象称为撕裂或撕破。目前，我国在经树脂整理的棉型织
医学微生物学考试试卷(附答案)
医学微生物学考试试卷（ A ） (临床医学本科、影像医学本科、中医药学本科、实验技术本科、预防医学本科)班级学号姓名 注意事项： 1．在试卷上写上姓名、班级。在答题卡上填上学号，将相应的数字涂黑，并写上班级、姓名和试卷类型（ A 卷 /B 卷）。交卷时必须将答题卡与试卷一起上交，否则以零分计算！ 2．本份试卷由基础知识题和病例分析题组成，共150 个选择题，请按题目要求，在备选答案中选择一个最佳答案，并在答题卡上将相应的字母涂黑，做在试卷上无效。 3．考试时请严格遵守考场纪律，原则上不允许上厕所。 第一部分、Ａ型选择题 （由一题干和５个备选答案组成，请选出一个最佳答案。共90 个选择题） 1. 哪种疾病的病原体属于非细胞型微生物： A. 疯牛病C. 结核病E.体癣 B.梅毒D.沙眼 2. 细菌属于原核细胞型微生物的主要依据是: A. 单细胞 C.对抗生素敏感B.二分裂方式繁殖 D.有由肽聚糖组成的细胞壁 E.仅有原始核结构，无核膜 3. 革兰阳性菌细胞壁： A. 肽聚糖含量少C.对溶菌酶敏感 B.缺乏五肽交联桥 D.所含脂多糖与致病性有关 E.有蛋白糖脂外膜 4. 青霉素杀菌机制是: A. 干扰细胞壁的合成C. 影响核酸复制E.损伤细胞膜 B.与核糖体 D.与核糖体 50S 亚基结合，干扰蛋白质合成 30S 亚基结合，干扰蛋白质合成 5.有关“细菌鞭毛”的叙述，哪一项是错误的: A.与细菌的运动能力有关 B.许多革兰阳性菌和阴性菌均有鞭毛 C.在普通光学显微镜下不能直接观察到 D.可用于细菌的鉴定 E.将细菌接种在固体培养中有助于鉴别细菌有无鞭毛(半固体 ) 6.有关“芽胞”的叙述，错误的是 : A. 革兰阳性菌和阴性菌均可产生（都是阳性） B. 不直接引起疾病 C. 对热有强大的抵抗力 D.代谢不活跃 7.E.通常在细菌处于不利环境下形成 :用普通光学显微镜油镜观察细菌形态时，总放大倍数为 A.10 倍 B.100 倍 C.400 倍 D.900～ 1000 倍 E.10000 倍 8.脑膜炎奈瑟菌和肺炎链球菌经结晶紫初染、碘液媒染、95%乙醇脱色后，菌体分别呈 : A. 红色和紫色 B.紫色和紫色 C. 紫色和无色 D.无色和无色 E.无色和紫色
仿生学
1、1体温得测量方式及正常值 生命指征得定义 三种测量体温得方法:1、口测法2、肛测法3、腋测法 体温正常变化范围 体温异常 发热程度 1、1、2仿生学得起源 1、2仿生学得诞生 仿生学得定义就是1960年提出 1、3仿生学与科技创新得关系 仿生学就是科学与技术原始创新得不竭动力。 1、4、1仿生需求(一) 仿生需求:1、健康需求2、军事需求3、发展需求4、精神需求5、兴趣需求 1、4、2仿生模本(二) 仿生模本:1、生物模本2、生活模本3、生境模本 1、4、3仿生模拟(三) 仿生模拟:1、形似模拟2、神似模拟 1、4、4仿生制品(四) 仿生制品:1、非生命得仿生制品2、生命零部件得仿生制品 第二章从灵感到制造得创新过程——仿生学得研究方法 2、1生物模本分析 生物体→生物模型→数学模型→实物模型→技术装置 问题提出→典型生物体分析→建立生物原型 2、2仿生原理分析 仿生原理分析: 形态、成分、生物电、分泌物、弹性与柔性、生物活性 2、3实物模型建立 实物模型建立: 1、建立数学模型:数理统计、有限元、试验优化、分形分维、灰度分析、层次分析、动态过程、模型分析 建立实物模型:推土部件、铲装部件、耕作部件、储运部件 建立实物模型:推土部件(推土铲、推土板) 铲装部件(挖斗、铲斗) 耕作部件(犁壁、深松铲) 储运部件(步行轮、气垫车、驼蹄轮胎、自卸车箱) 第三章适者生存——军事仿生 3、1、1仿生武器装备1 军事仿生学研究方法(3阶段,3研究方法) 生物结构与兵器制造; 1、模仿生物得生物结构制造十八般武器:刀、戟、抓鞭与锏 3、1、2仿生武器装备2 飞机与鸟与昆虫蜻蜓可作长时间得悬停,苍蝇可以随意转变方向每根羽毛有专属得肌肉,鸟得喙就是中空得,鸟类全身设计都就是为了飞行 奥拓利林塔尔:滑翔机之父莱特兄弟1903年:飞行一号信天翁;展翅比飞机震颤问题军用飞机:歼击机、轰炸机,无人机 3、1、3仿生武器装备3 潜艇与鱼与海兽下潜与上浮水母,乌贼,鱼最初就是在水柜里冲水戴维布什内尔:美国第一潜艇Tuetle(1776) 富尔顿(1801—法)鹦鹉螺号动力: 人力电动机—柴油/汽油发动机速度与动力利用效力海豚:外表皮层,乳突在真皮层, 40~48公里每小时,70~100公里每小时冲
材料科学基础知识点总结
金属学与热处理总结 一、金属的晶体结构 重点内容：面心立方、体心立方金属晶体结构的配位数、致密度、原子半径，八面体、四面体间隙个数；晶向指数、晶面指数的标定；柏氏矢量具的特性、晶界具的特性。 基本内容：密排六方金属晶体结构的配位数、致密度、原子半径，密排面上原子的堆垛顺序、晶胞、晶格、金属键的概念。晶体的特征、晶体中的空间点阵。 晶胞：在晶格中选取一个能够完全反映晶格特征的最小的几何单元，用来分析原子排列的规律性，这个最小的几何单元称为晶胞。 金属键：失去外层价电子的正离子与弥漫其间的自由电子的静电作用而结合起来，这种结合方式称为金属键。 位错：晶体中原子的排列在一定范围内发生有规律错动的一种特殊结构组态。 位错的柏氏矢量具有的一些特性： ①用位错的柏氏矢量可以判断位错的类型；②柏氏矢量的守恒性，即柏氏矢量与回路起点及回路途径无关；③位错的柏氏矢量个部分均相同。 刃型位错的柏氏矢量与位错线垂直；螺型平行；混合型呈任意角度。 晶界具有的一些特性： ①晶界的能量较高，具有自发长大和使界面平直化，以减少晶界总面积的趋势；②原子在晶界上的扩散速度高于晶内，熔点较低；③相变时新相优先在晶界出形核；④晶界处易于发生杂质或溶质原子的富集或偏聚；⑤晶界易于腐蚀和氧化；⑥常温下晶界可以阻止位错的运动，提高材料的强度。 二、纯金属的结晶 重点内容：均匀形核时过冷度与临界晶核半径、临界形核功之间的关系；细化晶粒的方法，铸锭三晶区的形成机制。 基本内容：结晶过程、阻力、动力，过冷度、变质处理的概念。铸锭的缺陷；结晶的热力学条件和结构条件，非均匀形核的临界晶核半径、临界形核功。 相起伏：液态金属中，时聚时散，起伏不定，不断变化着的近程规则排列的原子集团。 过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差称为过冷度。 变质处理：在浇铸前往液态金属中加入形核剂，促使形成大量的非均匀晶核，以细化晶粒的方法。 过冷度与液态金属结晶的关系：液态金属结晶的过程是形核与晶核的长大过程。从热力学的角度上看，
仿生学的例子
仿生学的例子 1。由令人讨厌的苍蝇，仿制成功一种十分奇特的小型气体分析仪。已经被安装在宇宙飞船的座舱里，用来检测舱内气体的成分。 2。从萤火虫到人工冷光； 3。电鱼与伏特电池； 4。水母的顺风耳，仿照水母耳朵的结构和功能，设计了水母耳风暴预测仪，能提前15小时对风暴作出预报，对航海和渔业的安全都有重要意义。 5。人们根据蛙眼的视觉原理，已研制成功一种电子蛙眼。这种电子蛙眼能像真的蛙眼那样，准确无误地识别出特定形状的物体。把电子蛙眼装入雷达系统后，雷达抗干扰能力大大提高。这种雷达系统能快速而准确地识别出特定形状的飞机、舰船和导弹等。特别是能够区别真假导弹，防止以假乱真。 电子蛙眼还广泛应用在机场及交通要道上。在机场，它能监视飞机的起飞与降落，若发现飞机将要发生碰撞，能及时发出警报。在交通要道，它能指挥车辆的行驶，防止车辆碰撞事故的发生。 6。根据蝙蝠超声定位器的原理，人们还仿制了盲人用的“探路仪”。这种探路仪内装一个超声波发射器，盲人带着它可以发现电杆、台阶、桥上的人等。如今，有类似作用的“超声眼镜”也已制成。 7。模拟蓝藻的不完全光合器，将设计出仿生光解水的装置，从而可获得大量的氢气。 8。根据对人体骨胳肌肉系统和生物电控制的研究，已仿制了人力增强器——步行机。 9。现代起重机的挂钩起源于许多动物的爪子。 10。屋顶瓦楞模仿动物的鳞甲。 11。船桨模仿的是鱼的鳍。 12。锯子学的是螳螂臂，或锯齿草。 13。苍耳属植物获取灵感发明了尼龙搭扣。 14。嗅觉灵敏的龙虾为人们制造气味探测仪提供了思路。 15。壁虎脚趾对制造能反复使用的粘性录音带提供了令人鼓舞的前景。 16。贝用它的蛋白质生成的胶体非常牢固，这样一种胶体可应用在从外科手术的缝合到补船等一切事情上。 好运 生物学家通过对蛛丝的研究制造出高级丝线，抗撕断裂降落伞与临时吊桥用的高强度缆索。船和潜艇来自人们对鱼类和海豚的模仿。 响尾蛇导弹等就是科学家模仿蛇的“热眼”功能和其舌上排列着一种似照相机装置的天然红外线感知能力的原理，研制开发出来的现代化武器。 火箭升空利用的是水母、墨鱼反冲原理。 科研人员通过研究变色龙的变色本领，为部队研制出了不少军事伪装装备。 科学家研究青蛙的眼睛，发明了电子蛙眼。
材料基础知识
应力：应力（工程应力或名义应力）σ=P/A。式中，P为载荷；A。为试样的原始截面积 应变：应变（工程应变或名义应变）ε=（L-L。）/L。；L。为试样的原始标距长度一般是（20mm 25mm 50mm）引伸计；L为试样变形后的长度 拉伸的应力应变曲线斜率就是拉伸模量。拉伸模量大，拉伸性能好 拉伸模量：（Tensile Modulus）是指材料在拉伸时的弹性，其计算公式如下：拉伸模量（㎏/c㎡)=△f/△h(㎏/c㎡) 其中，△f表示单位面积两点之间的力变化，△h表示以上两点之间的距离变化。更具体地说，△h=（L-L0）/L0，其中L0表示拉伸长前的长度，L表示拉伸长后的长度。 霍普金森压杆应变率：g.mm-3 强度： 模量： 模量＝拉伸强度/应变应力应变曲线中最高的拉伸强度通常是最大的应力 力学性能表征量:拉压弯剪 ESEM 环境扫描电镜：environment scanning electron microscope Infiltration 渗透渗透物 XRD：X-ray diffraction ，X射线衍射，通过对材料进行X射线衍射，分析其衍射图谱，分析材料的成分等 闪点（Flash point）是指可燃性液体挥发出的蒸汽在与空气混合形成可燃性混合物并达到一定浓度之后，遇火源时能够闪烁起火的最低温度。在这温度下燃烧无法持续，但如果温度继续攀升则可能引发大火。和着火点（Fire Point）不同的是，着火点是指可燃性混合物能够持续燃烧的最低温度，高于闪点。闪点的高低也是染液是否安全的重要指标。 剥离强度（peel strength）：粘贴在一起的材料，从接触面进行单位宽度剥离时所需要的最大力。剥离时角度有90度或180度，单位为：牛顿/米（N/m）。它反应材料的粘结强度。如安全膜与玻璃。 MWK 多轴向径向编织复合材料Multi-axial warp knitted Threshold strain level 阈值应变水平 Longitudinal and transverse 横向和纵向的 Through-thickness reinforcement of polymer laminates Changes in the interior structure and mechanical response of composite materials may occur under such conditions内部结构的变化和复合材料的力学响应可能发生在这种情况下 tensile strength and modulus 拉伸强度和模量 specific strength 比强度；强度系数 specific modulus比模量
小学四年级语文：生物的启示——仿生学的诞生
小学四年级语文：生物的启示——仿生学的诞生仿生学是向生物学习的科学，是人们有意识地将自然原理加以推广应用的一种思维方法。从生物的结构想到人工产品的结构人们创造了类似茅草的锯子，制成了类似蛋壳的屋顶，建成了类似大树的电视塔。从生物的行为中得到启示学者们研究袋鼠的育儿行为(把幼鼠放进育儿袋中)，美国医学家研制出模仿袋鼠袋的装置，拯救了世界上无数早产儿。从生物的习性中发现其中的价值英国女人类学家古多你在坦桑尼亚的森林中发现猩猩每天要到较远地方去吃几片阿斯辟亚灌木的树叶，经过对叶子的化验、分析，从中提炼出有效成份生产出高效杀菌剂。从生物的形态特征中，启示了人们仿制出鱼雷艇。 近30年来，人们向生物系统索取设计蓝图，使军事、化工、机械、建筑等科学领域发生了根本性的变化，新事物层出不穷：从雪地行走的企鹅，人们发现了越野汽车；利用六角形结构蜜蜂窝，生产出了蜂窝材料；从青蛙突出的眼睛，制造了电子蛙眼等。 科学家们又想到，目前飞机虽飞得高，但在陡然起飞，向上飞升方面不如昆虫；核潜艇的航速还比不上海脉，今天，通过仿生学一定会揭开更多的生物界奥秘，在21世纪将会解决一些重要的科学难题。 生物对建筑的启示 北极熊的御寒外套启示科学家进行节能建筑的研究，法国建立了第一批示范性试验性透明热防护系统；英国建筑师根据蜘蛛网原理，为土耳其的伊斯坦布尔足球俱乐部设计出一座带屋顶的看台；津巴布韦建筑师根据白蚁巢(cho)穴调温的原理建立了一座新型的节能大楼；英国建筑师约瑟根据王莲叶片结构，设计建造了一座顶棚(png)跨度极
大的展览厅，整个建筑很有特点，既结构轻巧，又明亮壮观，还经济耐用。 动物的定向与导航，对于研制新的航空和航海导航仪有很大的帮助。如海龟游出几兆米外,3年后仍可游回原产卵地。海龟的导航系统正在成为航天、航空、航海等研究工作的重点。 酶学仿生也是人们研究的重点。模拟蓝藻的不完全光合器，将设计出仿生光解水的装置，从而可获得大量的氢气。氢是无污染的能源物质，利用光合作用获得氢能源，将引起动力工业的革命。 机器人有应用生物电流的技术装置假手。假手不仅能做动作，而且能够随环境的变化而自动调整动作。
医学微生物学实验指导
医学微生物学实验指导 西安交通大学医学院 微生物学教研室
第一次实验课内容 实验内容1. 实验目的与要求 实验内容2. 实验室规则 实验内容3. 细菌形态学观察技术 实验内容4. 染色标本的制备—革蓝染色 实验目的与要求 医学微生物学实验课是该专业课程的重要组成部分，指导学生上好实验课是教学过程中的重要环节，学习实验课的目的是： 1. 使学生加深理解并巩固理论知识，学习和掌握有关的实验操作技术，为以后的医学专业课学习打好基础： 2. 在实验中，培养学生观察、思考和分析问题的能力，主动参与实验的动手能力及独立工作的能力。训练学生严格的科学作风、严肃白的科学态度和严密的工作方法。 3. 培养学生在集体工作环境中互帮互让，团结协作，共同完成好实验的精神品德。 为了达到上述目的，提高实验课的教学效果，特提出以下要求： 1. 实验课前做好预习，明确本次实验课的内容及其原理、方法及注意事项； 2. 实验中要仔细认真，注意分工与协作，操作实验要按操作步骤进行。学会正确操作手法、准确记录实验结果。示教实验要注意观察，并记录好相关内容； 3. 详细讨论实验结果，提倡同学之间互帮互学，并紧密联系理论课内容。要注意不论实验结果与理论符合与否，都有讨论的价值，并分析其原因，有可能的话还应重复实验； 4. 严格遵守实验室规则，在微生物学实验课上，要树立“有菌观点”，严格掌握和不断完善无菌操作技术。
实验室规则 一、进入实验室须穿工作服、戴工作帽。除必要的书籍文具外，其它个人物品一律不得带入实验室。 二、在实验室内，禁止饮食、吸烟及与学习无关的其它活动，不得大声喧哗或嘻戏。 三、未经老师许可，不得擅自搬动实验器材及示教物品，不准随意摆弄和旋转实验仪器上的开关及旋扭等。 四、按照实验要求，在老师的指导下，主动安排要进行的实验，认真进行实验操作，严格遵守无菌操作规程，争取顺利地完成实验。 五、实验中使用完毕的器材和试剂，必须放回规定的位置。废弃物必须按规定进行处理或归放于指定的容器内，不能随便乱丢乱放。 六、实验中万一有菌液打翻、有菌材料污染桌面或衣物、割破手指等意外情况，应及时报告老师进行处理，切勿自作主张不按规定处理。 七、爱护实验室内一切设备、挂图、仪器。注意节约使用消耗材料及药品试剂，注意用电安全及节约水电。 八、实验结束，要清理桌面，将实验器材放回原处。值日同学要搞好实验室的清洁卫生，保持室内整齐，离开实验室前要关好门窗、水、电，并将手洗干净。 九、未经许可，不得将实验室内任何物品带出实验室。
材料科学基础 名词解释
材料科学基础名词解释 第一章晶体学基础 空间点阵晶体中原子或原子集团排列的周期性规律，可以用一些在空间有规律分布的几何点来表示，这样的几何点集合就构成空间点阵。 （每个几何点叫结点；每个结点周围的环境相同，则都是等同点。） 晶格在三维空间内表示原子或原子集团的排列规律的结点所构成的阵列，设想用直线将各结点连接起来，就形成空间网络，称为晶格。 晶胞空间点阵可以看成是由最小的单元——平行六面体沿三维方向重复堆积而成，这样的平行六面体就叫晶胞。 晶系按照晶胞的大小和形状的特点（点阵的对称性）对晶体进行的分类。 晶格常数（点阵常数）决定晶胞形状和大小的6个参数。 布拉维点阵结点都是等同点的点阵就叫布拉维点阵。 晶面穿过晶体的原子面称为晶面。 晶向连接晶体中任意原子列的直线方向称为晶向。 晶面(间)距两个相同晶面间的垂直距离。 晶面族在高度对称的晶体中，特别是在立方晶体中，往往存在一些位向不同、但原子排列情况完全相同的晶面，这些晶体学上等价的晶面就构成一个晶面族。 晶向族……晶体学上等价的晶向构成晶向族。 配位数晶体结构中一个原子周围的最近邻且等距离的原子数。 堆垛密度/紧密系数/致密度晶胞中各原子的体积之和与晶胞的体积之比。 晶体是具有点阵结构的，由长程有序排列的原子、离子、分子或配位离子等组成的固体。 非晶体是无点阵结构的和长程有序排列的结构基元组成的固体。 晶体结构指晶体中原子在三维空间排列情况。 *同素异构体化合物有相同的分子式，但有不同的结构和性质的现象。 原子半径包括共价半径：两原子之间以共价键键合时，两核间距离的一半，实际上核间距离是共价键的键长。金属半径：金属晶体中相邻两金属原子核间距离的一半。范德瓦尔斯半径：靠范德华力相互吸引的相邻不同分子中的两个相同原子核间距离的一半。 晶体原子数某一晶体结构的一个晶胞中所含有的原子个数。 第二章固体材料的结构 结合键指由原子结合成分子或固体的方式和结合力的大小。 离子键当一正电性元素和一负电性元素相接触时，由于电子一得一失，使它们各自变成正离子和负离子，二者靠静电作用相互结合起来的化学键。 共价键由俩个或多个电负性相差不大的原子间通过共用电子对而形成的化学键。 金属键自由电子与原子核之间静电作用而产生的键合力。 分子键又称范德华力，由瞬间偶极矩和诱导偶极矩产生的分子间引力所构成的物理键。 合金两种或两种以上的金属或金属与非金属经熔炼、烧结或其他方法组合
板材材料学基础知识
第一节我国几种常用钢号 一、碳素结构钢：（也称作普通碳素钢或一般碳素钢）其现行标准为《GB700-88》这是我们参照采用国际标准ISO630（international organization for standardization）结构钢编制的。而采用这一标准之前，使用的GB700-79标准是参照前苏联ГОСТ380(ГОСУДЛСТВеННμЙΟбЩеСОЮННЙСТаНаПТ)钢号的表示方法以及对各钢号所规定的技术要求都不相同。因为ISO标准中主要是以力学强度表示的钢号，所以我国参照此标准制订的碳素结构钢、低合金高强度钢，耐候钢等均以力学强度表示。 标准式为：Q ××× O O 脱氧方法———④ 质量等级———③ 屈服点值———② 屈服强度———① ①Q是钢材屈服点汉语拼音的字头； ②×××是屈服点数值（也称最低屈服强度）以Mpa为单位，对碳素结构钢有以下五种：195、215、235、255和275； ③为质量等级：对于碳素结构钢分A、B、C、D四个等级，这些等级的规定是在不同温度条件下，均以不低于27J的标准功，对材料做V型缺口冲击试验后认定的合格产品。 具体如下：若钢号中标示为A表示这种材料不要求做冲击试验； 若钢号中标示为B表示在20℃（常温下）做冲击试验； 若钢号中标示为C表示在0℃做冲击试验； 若钢号中标示为D表示在－20℃做冲击试验；
④脱氧方法：分为四种：F——沸腾钢；b——半镇静钢； Z——镇静钢；TZ—特殊镇静钢 如果在钢号中未标出脱氧方式符号的，则为镇静钢。 例1：我们经常接触的钢号：Q235B——则解译为屈服强度不低于235Mpa，质量等级为B级的镇静钢。 例2：Q235DTZ——解译为屈服强度不低于235Mpa，质量等级为D级的特殊镇静钢。 （※注意了解五种不同的б?与脱氧方式的关系。） 二、低合金高强度结构钢 现在采用的新标准【GB1591-94】是在旧标准【GB1591-88】叫做低合金结构钢基础上编制的。这一标准也是采用ISO以强度表示钢号特征的命名方法。与碳素结构钢的区别是有五个较高的强度（σ?）等级和五个质量等级（并以较大的冲击吸收功试验而确定的不同温度下的质量等级）。 以公式形式表述如下： 冲击试验条件冲击功 A —— B 20℃≧34J Q345 B C 0℃≧34J 质量等级分五种 D -20℃≧34J E -40℃≧27J 在实际工作中，我们经常遇到新旧标准：【GB1591-94】和【GB1591-88】均在使用。我们要注意到每一个新标准的屈服强度（σ?）等级的钢号，要代替几个旧标准的钢号。 新旧标准钢号对照及用途举例：（表三）
医学微生物学考试试卷(A)(附答案)
医学微生物学考试试卷（A）(附答案) (临床医学本科、影像医学本科、中医药学本科、实验技术本科、预防医学本科)班级学号姓名 注意事项： 1．在试卷上写上姓名、班级。在答题卡上填上学号，将相应的数字涂黑，并写上班级、姓名和试卷类型（A卷/B卷）。交卷时必须将答题卡与试卷一起上交，否则以零分计算！ 2．本份试卷由基础知识题和病例分析题组成，共150个选择题，请按题目要求，在备选答案中选择一个最佳答案，并在答题卡上将相应的字母涂黑，做在试卷上无效。 3．考试时请严格遵守考场纪律，原则上不允许上厕所。 第一部分、Ａ型选择题 （由一题干和５个备选答案组成，请选出一个最佳答案。共90个选择题） 1.哪种疾病的病原体属于非细胞型微生物： A.疯牛病 B.梅毒 C.结核病 D.沙眼 E.体癣 2.细菌属于原核细胞型微生物的主要依据是: A.单细胞 B.二分裂方式繁殖
C.对抗生素敏感 D.有由肽聚糖组成的细胞壁 E.仅有原始核结构，无核膜 3.革兰阳性菌细胞壁： A.肽聚糖含量少 B.缺乏五肽交联桥 C.对溶菌酶敏感 D.所含脂多糖与致病性有关 E.有蛋白糖脂外膜 4.青霉素杀菌机制是: A.干扰细胞壁的合成 B.与核糖体50S 亚基结合，干扰蛋白质合成 C.影响核酸复制 D.与核糖体30S亚基结合，干扰蛋白质合成 E.损伤细胞膜 5.有关“细菌鞭毛”的叙述，哪一项是错误的: A.与细菌的运动能力有关 B.许多革兰阳性菌和阴性菌均有鞭毛 C.在普通光学显微镜下不能直接观察到 D.可用于细菌的鉴定
E.将细菌接种在固体培养中有助于鉴别细菌有无鞭毛 6.有关“芽胞”的叙述，错误的是: A.革兰阳性菌和阴性菌均可产生 B.不直接引起疾病 C.对热有强大的抵抗力 D.代谢不活跃 E.通常在细菌处于不利环境下形成 7.用普通光学显微镜油镜观察细菌形态时，总放大倍数为: 倍倍 倍～1000倍 倍 8.脑膜炎奈瑟菌和肺炎链球菌经结晶紫初染、碘液媒染、95%乙醇脱色后，菌体分别呈: A.红色和紫色 B.紫色和紫色 C.紫色和无色 D.无色和无色 E.无色和紫色 9.革兰染色法是最常用的一种染色法，其实际意义不包括: A.鉴别细菌 B.初选抗菌药物 C.了解细菌致病性 D.了解细菌的染色性
仿生学仿生学(bionics)是模仿生物系统的原理来建造技
昆虫与仿生 彩万志 （中国农业大学昆虫学系） 仿生学(bionics)是模仿生物系统的原理来建造技术系统，或者使人造技术系统具有或类似于生物系统特征的科学。自从人类诞生就开始了仿生活动，但仿生学作为一门学科是1960年6月在美国召开的一个学术会议上提出的，它是一个涉及生物学、数学、物理学、化学、神经学、自动化、控制论等多学科的综合性边缘学科。其实质就是模仿生物制造各类设备。因此，首次仿生学会议的副标题就是“生物原型---新技术的钥匙”。 全球昆虫种类1000万种、占全球生物种类的1/2、占全球动物种类的2/3。在漫长的生物进化史中，鼎盛一时的三叶虫灭绝了，庞大的恐龙消失了……而小小的昆虫却一直繁荣至今。除了昆虫具有惊人的繁殖能力、适应能力外，它们在形态、生理、行为等方面具有很多绝妙之处。有很多地方连人类也自叹不如，如螳螂能够在0.05秒内一跃而起，捕捉到空中飞行的猎物，这一速度连目前的微电子和自动化技术都达不到。所有这些独到之点，都是仿生学的丰富资源。 昆虫的形态千姿百态，千差万别，从头到尾，从里到外，与仿生学相关之处甚多，大体有以下五个方面。 (1) 昆虫的头部与仿生昆虫的触角与各式各样的天线、昆虫的复眼与蝇眼相机、虫眼导弹、地对空速度仪、空对地速度计、偏振光导航仪等。 (2)昆虫的胸部与仿生翅的花纹与军事伪装、鳞片与计算机散然装置、鳞片结构与卫星控温、鳞片结构与防伪纸币、翅痣与飞机的减震装置、平衡棒与振动陀螺仪等。 (3) 昆虫的腹部与仿生蝗虫的产卵器和钻井装置、腹节的构造与套筒装置、腺体系统与火箭设计等。 (4)昆虫的生理与仿生几丁质与仿生材料、弹性素与弹跳鞋、肌肉发动机和燃料电池、昆虫的泌丝与人造纤维等。 (5)昆虫的行为与仿生昆虫的飞行与虫形飞机、昆虫的巢穴与建筑、蜜蜂巢房的结构与仿生、昆虫的发音与仿生、昆虫的发光与仿生、昆虫的化学通讯与仿生、毛虫的行走与战地越野车、尺蠖的行走与新型坦克、蜜蜂的访花与电子蜜蜂等。 此处，仅以翅的结构、飞行动力学为例简单介绍一下虫型飞机方面的仿生学进展。 一、虫型飞机的概念 昆虫是动物界中最早获得飞行能力的类群，也是无脊椎动物中惟一具翅的类群，其高超的飞行技巧时常使自认为万物之灵的人们愧叹弗如。吴承恩笔下的齐天大圣孙悟空会七十二般变化，一个筋斗能翻十万八千里，腾云驾雾、上天入地，好不自在！但在吴大师的心目中，孙悟空显然不如蝴蝶那么潇洒，在描述孙悟空所变的蝴蝶时，他这样写道：“一双粉翅，两道银须。乘风飞去急，映日舞来徐。渡水过墙能疾俏，偷香弄絮甚欢娱。体轻偏爱鲜花味，雅态芳情任卷舒。”从这些描写中，我们不难看到到他对蝴蝶翩翩起舞的羡慕之情。的确，每当春暖花开、万象生烟之际，美丽的蝴蝶双双对对在花间款款飞舞，不免使人顿发希望自己也能像蝴蝶那样自由飞翔的感慨。 人类渴望了上百万年的飞天梦，直到1903 年，美国的莱特兄弟成功地进行了动力载人飞行的那一刻才真正成为现实。在此后的100多年中，航空器的大型化、高速化、智能化一直是航空研究领域的主流。但是，20世纪90年代以来，随着微电子、微电子机械系统、微型照相机、微型红外传感器、微型检测器和计算机芯片等技术的飞速发展，飞行器的设计又始出现向小型化、微型化发展的趋势。
医学微生物学实验考试word精品
1 测量细菌大小用以表示的单位是_________ 。_ 2. 在消毒灭菌时应以杀死 ________ 作_ 为判断灭菌效果的指标。 3. 细菌的形态鉴别染色法最常用的是 _________ ，_ 其次是______ 。 4. 根据细菌的外形，可分为 _________ 、_ ______ 、_________ 。_ 5. 细菌群体生长繁殖分为 、 6. _________________________________ 人工培养基按功能或用途分为、_ _______ 、_ _____________ 、、_ _________________________________ 5类培 养基。 7. 根据细菌代谢时对氧气的需求与否分为 _____ 、_________ 、_ _______ 、 ________。_ 8. 细菌生长繁殖的条件是 ________ 、 _______ 、_ ______ 、 _________ 。_ 9. ______________________________ 人工培养基按物理性状分为、_ 、_ 3类培养基。 10. 高压蒸汽灭菌的温度是 _______ ，压力是_________ ，时间持续 ________ 。 11. 半固体培养基主要用于 _______ ，斜面培养基________，_ 平板培养基主要用于________ 。_ 12. __________________________ 光学显微镜观察细菌应用 _ 镜观察，它的放大倍率是倍。 13. ____________________________________________ 抗酸染色把细菌分成两类，阳性菌呈___色，阴性菌呈_____________________________________________________色。 14. 细菌的色素分为 ________ 和_ __________ 2种 15.SS培养基多用于____________ 的分离培养。 16. 热力灭菌分为__________ 和_ ___________ 灭_ 菌。 17. 湿热灭菌分为___________ 、_______ 、 ________ 、 _______ 、 ______ 。 18. 紫外线杀菌的机理主要是破坏细菌__________ 。_ 19. 对于毒素、血清、抗生素不耐高温灭菌的制物制品应采用的灭菌方法是____________ 。_ 20. 化学消毒剂杀菌的机理是 ____________ 、 ________ 、_ ____________ 。_ 21. 致病菌的检验程序主要有 _________ 、_ ______ 、_________ 、_ _______ 等_ 。 22. 根据葡萄球菌在血琼脂平板培养基中产生的色素不同，将葡萄球菌分为 ________ 、________ 、_______ 三种。其中致病力最强的葡萄球菌为_________ ，产生的色素为 ___________ 。 23. 根据链球菌在血琼脂平板培养基中生长后菌落周围溶血现象的不同，可将链球菌分为 _______ 、_ _______ 、_ __________ 三大类。 24. 鉴别肺炎链球菌与甲型溶血性链球菌实验是 ________ 、 _______ 。_ 25. 人工培养脑膜炎双球菌、淋球菌常用的培养基是 ________ 或 ______ 。 26. 伤寒杆菌分离培养，在病程早期第一周应取 _______ 标本；发病第2、3 周应取_________ 标本，其阳性率高。 27. 大多数志贺菌不分解乳糖，只有 ________ 志贺菌能 _______ 分解乳糖。 28. 霍乱弧菌耐 ________不耐酸，常用的人工培养基是 _____ 或_ _________ 。 29. 白喉棒状杆菌在亚碲酸钾血平板生长时，其菌落呈 ______ 。 30. 培养白喉棒状杆菌常选用的培养基是 ______ 。 31. 毒力鉴定是鉴别白喉棒状杆菌与其他棒状杆菌的重要试验。体外法可用 ______ ，体内法可用 ________ 。 32. 结核分枝杆菌常用 _____ 染色，呈现_________ 色。 33. 结核分枝杆菌对湿热敏感，经 _____ C ________ m ir即可被杀死。 34. 结核菌素试验所用的试剂有 ___ 、_________ 两种。 35. 幽门螺杆菌形态呈 ______ 、_______ 或______ 状。目前认为与人类的 _______ 、 ________ 疾病有关。 36. 绿脓杆菌在生长繁殖过程中能产 ______ 色素。
生物材料学问答题
第1章绪论 1、什么是生物材料 答：目前认为：生物材料为一种与生物系统相互接触，用以诊治组织/器官疾患，替换病损组织/器官，或者改善其形态或增进其功能的材料，包括生物源性材料和生物医用材料。 种类：蛋白质、核酸、高分子多糖及其复合物。 2、生物材料的类别 答：生物材料的类别如下： （1）按材料属性：医用金属材料、医用无机材料、医用高分子材料、医用复合材料…（2）按材料功能：硬组织材料、软组织材料、血液相容性材料、生物降解材料… （3）按材料来源：组织衍生材料、天然生物材料、人工合成材料 （4）按材料用途：骨科材料、心血管材料、血液透析材料、整形美容材料… 3、生物材料应用现状 答：生物材料应用现状如下： （1）软组织植入材料：医用缝合线（蚕丝、尼龙、羊肠(胶原)、聚酯…）、止血海绵、人工乳房植入体（石蜡、硅酮油、聚丙烯酰胺、聚乙烯海绵体、硅胶袋（内装硅凝胶或生理盐水）…）、经皮植入体、皮肤植入体、颚面植入体、眼耳植入体、血管植入材料、人工心脏瓣膜…（2）硬组织修复与替代材料：接骨板、人工关节、金属丝、螺钉、髓内钉、脊柱固定器件、牙根植入体、齿科材料等… （3）人工器官：人工肾(血液透析仪)、人工心脏、人工肺… （4）组织工程产品：皮肤、骨、软骨、膀胱、神经（壳聚糖、聚乙醇酸） 第2章生物大分子 1、生物大分子概念和种类 答：生物大分子概念：是生物体的重要组成成分，是一类具有生物功能、分子量较大、结构也比较复杂的天然高分子，同时也是一类非常重要的生物材料来源。 种类：蛋白质、核酸、高分子多糖及其复合物 2、胶原蛋白的特点及稳定构象，丝素蛋白的特点及稳定的构象 答：（1）胶原蛋白： 特点：耐湿热，生物相容性良好，生物可降解，经过处理可消除抗原性，能促进组织恢复，无异物反应 稳定构象：三股螺旋和球形 （2）丝素蛋白 特点：来源广泛、生物相容性良好，力学性能优良，血液相容性相对较好，可以缓慢降解，溶解性（浓的中性盐溶液） 稳定构象：反平行折叠链构象 第3章&第12章生物矿化和仿生材料 1、生物矿化的定义及主要分类是什么 答：生物矿化定义：生物矿化是指在一定条件下，在生物体的不同部位，以各种作用方式，在有机基质和细胞的参与下，无机元素从环境中选择性的在特定的有机基质上形核、生长和相变而转变为结构高度有序的生物矿物的过程。 主要分类：无定形矿物；无机晶体；有机晶体；最多的是含钙矿物，其次依次为非晶质氧化硅，铁锰氧化物、硫酸盐，硫化物、钙镁有机酸盐