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生物材料 2

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仿生与生物启发膜的研究进展

彭冬冬,贺明睿,杨昊,张蓓,高博鑫,范琳,丁鹤,南延虎,潘福生,苏延磊,吴洪,姜忠义

《中国工程科学》 2014年第16卷第12期页码 102-112

摘要：

仿生与生物启发的思想和策略在众多基础与工程科学领域取得了重要进展。研究者们通过借鉴和模仿自然界中生物材料多样的组成、精巧的结构、温和的形成过程以及强大的功能，设计制备了多种高性能膜材料，并将其应用于水处理、气体分离、有机小分子液体混合物分离等领域，显示出良好的应用前景仿生和生物启发膜主要是以细胞膜、荷叶和贻贝等为仿生原型，以生物矿化、生物黏合和自组装等为工具，以绿色、高效、节能为目标，在资源、能源高效利用和可持续发展等方面会发挥越来越大的作用，并逐步发展成为膜和膜过程领域的重要分支本文将对仿生和生物启发膜的研究进展进行简要总结，重点介绍抗污染膜、杂化膜和复合膜的制备与应用。

关键词：仿生与生物启发膜膜和膜过程表面偏析仿生矿化仿生黏合

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水处理仿生膜研究进展

曾艳军,张林,陈欢林

《中国工程科学》 2014年第16卷第7期页码 10-16

摘要：在此基础上分别对以膜蛋白、碳纳米管和人造有机纳米孔道为水通道的仿生膜研究进展进行了综述，着重阐述了以膜蛋白为水通道的仿生膜中两性嵌段共聚物基质的优点、规模化制备面临的问题；以碳纳米管为水通道的仿生膜中水快速传输的机理与膜的制备方法最后提出了水处理仿生膜所面临的挑战，展望了仿生膜发展的前景。

关键词：细胞膜水通道蛋白仿生膜碳纳米管人造水通道

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氢气分离膜研究进展

栾永超,熊亚林,何广利,刘聪敏,李帅

《中国工程科学》 2022年第24卷第3期页码 140-152 doi: 10.15302/J-SSCAE-2022.03.015

摘要：本文阐述了氢气分离膜的应用需求、基本机理，系统梳理了致密金属膜、无机多孔膜、金属‒ 有机框架（MOF）膜、有机聚合物膜、混合基质膜的研究进展。研究发现，尽管无机多孔膜、有机聚合物膜、混合基质膜等具有良好的氢气分离纯化性能，但在分布式、小型化的应用场景下的分离性能仍待改进提高；提高钯基金属膜的抗毒化性能、优化膜的性价比，是促进工业应用的有效手段；整合无机多孔膜、MOF膜的优点，可促进分子筛分机制膜的性能跃升；有机聚合物膜的耐温、机械等性能仍需提高；对现有高分子膜材料进行改性、制备高分子合金，是开发新型气体分离膜的重要方向；混合基质膜在进行可控调节排布后，将显著提高膜性能。多种氢气分离膜的研究和应用，支撑了氢气分离纯化过程的发展，在材料种类丰富、制备工艺进步后将发挥更大的工程价值。

关键词：氢气分离膜；致密金属膜；无机多孔膜；金属‒ 有机框架膜；有机聚合物膜；混合基质膜；氢气纯化

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电磁防护仿生原理与故障自修复机制研究

原亮,满梦华,常小龙

《中国工程科学》 2014年第16卷第3期页码 76-85

摘要：

借鉴生物神经网络信息传递的抗扰特点，开展了电磁干扰环境下通过仿生方式进行的电子电路抗扰与防护研究，以便采用新原理、新技术和新方法解决传统的电磁干扰防护手段不足的问题。进而，为电磁防护仿生原理及自修复机制的深入研究形成了一定的理论基础并完成了前期实践。

关键词：仿生学电磁仿生电磁防护简并性可塑性鲁棒性

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膜吸附和膜吸收研究进展

林立刚,叶卉,赵莉芝

《中国工程科学》 2014年第16卷第12期页码 59-66

摘要：

近年来，膜集成过程备受研究者关注，探究传统分离技术与膜技术的结合，充分发挥膜的高效率、易于在线放大等优势，以期促进膜集成过程以低成本实现放大应用其中，吸附膜、吸收技术兼具膜技术和吸附、吸收技术的优势，在提纯、分离、净化等众多场合获得了日益广泛的应用。本文针对膜吸附、吸收方面的研究，阐述该膜过程研究进展和发展趋势，为相关领域研究人员提供借鉴。

关键词：膜膜吸附膜吸收

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质子交换膜燃料电池的研究进展

任学佑

《中国工程科学》 2005年第7卷第1期页码 86-94

摘要：

论述了质子交换膜燃料电池的开发现状及国内外研究进展；同时介绍了趋于成熟的贮氢技术，包括质子交换膜、双极板、膜电极和电催化剂在内的关键技术、应用以及未来展望。

关键词：燃料电池质子交换膜双极板膜电极电催化剂开发现状

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仿生牙釉质材料的工程制造策略 Review

张凌云, 张云帆, 余婷婷, 彭丽颖, 孙倩男, 韩冰

《工程（英文）》 2022年第14卷第7期页码 113-123 doi: 10.1016/j.eng.2021.02.027

摘要：因此，了解牙釉质形成过程和牙釉质结构基序，对于设计和工程制造具有高强度和高弹性的仿生复合材料非常重要。既往研究已经对牙釉质的微观结构和力学性能进行了广泛的研究，并通过模拟天然牙釉质的结构及性质开发了各种仿生牙釉质的材料合成策略。本文着眼于仿生牙釉质材料的工程制造，重点介绍仿生牙釉质材料合成策略的最新进展，并讨论其潜在应用价值。

关键词：再生再矿化仿生牙釉质仿生

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生物材料的仿生构思

姚康德,沈峰

《中国工程科学》 2000年第2卷第6期页码 16-20

摘要：文章从蛋白质、糖类和脱氧核糖核酸与材料的关系出发，以细胞作为仿生生物材料的蓝本，从分子和细胞水平讨论了生物特异性材料设计，人工细胞外基质的仿生化途径以及通过材料对细胞编程凋亡的调控等方面的研究思路；试图从生命科学的广度和柔性出发，提出在不同层次和水平上进行仿生，从事生物材料设计，解决生物材料与生物体复杂接口问题，使生物材料向智能化和环境友好化发展。

关键词：生物材料仿生人工细胞外基质

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均质纤维素膜的制备及其正渗透性能研究

张兵涛,张林,黄和,侯立安

《中国工程科学》 2014年第16卷第7期页码 57-61

摘要：

以纤维素（cellulose）为膜材料，离子液体1-乙基-3 甲基咪唑醋酸盐（EMIMAc）为溶剂，水为非溶剂，无纺布作为支撑层，通过相转化法制备了纤维素均质膜采用红外、X-射线衍射和扫描电子显微镜表征了膜的结构及形貌，考察了该膜的正渗透性能。结果表明：纤维素溶解再生过程中没有发生化学变化，但晶型发生了转变；当原料液为0.6 mol/L 的氯化钠水溶液，汲取液为特制的营养液时，所制备的正渗透膜的水通量为3.534 L/（m²

关键词：正渗透离子液体纤维素膜相转化膜制备

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大自然给予的启发——木材仿生科学刍议

李坚,孙庆丰

《中国工程科学》 2014年第16卷第4期页码 4-12

摘要：

本文有针对性地列举了自然界某些生物体所固有的智能行为和独特的自然属性；由自然现象给予的启发，阐述了构建木材仿生科学的理论基础；提出了依据生物学原理和现代技术

关键词：木材仿生科学超疏水气凝胶智能界面

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工程化仿生血小板膜包覆纳米颗粒阻断金黄色葡萄球菌的细胞毒性并防止致命的全身感染 Article

Jwa-Kyung Kim, Satoshi Uchiyama, Hua Gong, Alexandra Stream, Liangfang Zhang, Victor Nizet

《工程（英文）》 2021年第7卷第8期页码 1149-1156 doi: 10.1016/j.eng.2020.09.013

摘要：金黄色葡萄球菌的发病机制是由毒素的分泌推动的，如膜损伤孔α毒素，它有不同的细胞靶点，包括上皮细胞、内皮细胞、白细胞和血小板。本文采用人体血小板膜包覆纳米颗粒（PNP）作为一种仿生诱饵策略，来中和金黄色葡萄球菌的毒素，并维持宿主细胞的防御功能。血小板膜包覆纳米颗粒保护血小板免受由金黄色葡萄球菌毒素带来的损伤，维持血小板活化和杀菌活性。在感染系统性耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的小鼠模型中，血小板膜包覆纳米颗粒制剂减少了血液中的细菌数量并防止小鼠发生死亡。总之，目前的研究结果证明了血小板膜包覆纳米颗粒的治疗优点，如中和毒素、保护细胞和增加宿主对侵袭性金黄色葡萄球菌感染的抵抗力。

关键词：纳米颗粒纳米海绵血小板金黄色葡萄球菌细菌毒素败血症

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植物蛋白基仿生肉制品研究进展 Review

孙翠霞, 葛姣, 何君, 甘人友, 方亚鹏

《工程（英文）》 2021年第7卷第5期页码 674-678 doi: 10.1016/j.eng.2020.10.011

摘要：通过一定技术手段制备具有动物肉的纤维结构、质构、颜色、风味、口感、外观的仿生肉制品，充分响应了绿色、环保、健康、可持续发展的理念。本文聚焦植物蛋白基仿生肉制品，重点综述了仿生肉制品的产品配方和制备技术，并基于营养安全角度分析了消费者对仿生肉制品的接受程度。此外，总结了仿生肉制品现阶段发展所面临的主要挑战，并展望了其发展前景。

关键词：仿生肉制品加工工艺营养安全可接受度

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仿生农用杀菌剂银泰的研制与应用

孟昭礼,方向阳,罗兰,尚坚

《中国工程科学》 2007年第9卷第3期页码 28-34

摘要：

银泰（1－对羟基苯基丁酮）是以银杏外种皮提纯物白果酚为先导化合物仿生合成的一种杀菌剂。仿生合成的银泰原药对大白鼠毒性试验，经口、经皮 LD₅₀均为4640mg/kg，20％银泰乳油对大白鼠毒性试验，经口LD₅₀为3160mg/kg，

关键词：银杏白果酚仿生合成银泰防治效果

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耐污染反渗透/纳滤复合膜研究进展

秦嘉旭,张林,侯立安

《中国工程科学》 2014年第16卷第7期页码 30-35

摘要：

膜污染防控是反渗透（RO）、纳滤膜研究的重要方向，是影响其应用的关键环节。本文总结了常见的反渗透膜污染类型，并对影响反渗透膜污染的关键因素进行分析；并重点综述了目前提高反渗透膜耐污性的方法，包括设计新型关键单体、表面物理改性、表面化学改性及共混改性等方法；最后对耐污染反渗透膜的研究进行了展望

关键词：反渗透膜耐污染影响因素膜材料改性方法

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面向绿色化工应用的陶瓷催化膜反应器的设计与制备 Feature Article

张广儒, 金万勤, 徐南平

《工程（英文）》 2018年第4卷第6期页码 848-860 doi: 10.1016/j.eng.2017.05.001

摘要：

催化膜反应器将反应和分离耦合在一个单元，在化工生产中被视为一种绿色的化工新工艺。而在催化膜反应器中采用陶瓷膜可以使膜反应器的应用范围扩展到一些苛刻环境。本文介绍了基于气体分离的致密陶瓷催化膜反应器和基于非均相体系分离的多孔陶瓷催化膜反应器，评述了近10 年两种不同种类的膜反应器的最新进展以及本课题组的相关工作。面向能源、环境领域的应用，对膜反应器的设计、制备及应用展开重点讨论。针对各个膜反应器，从膜及膜反应器构型入手，以典型的催化反应为例，对膜反应器的设计及优化进行详细论述，最后探讨了进一步发展所面临的瓶颈和可能取得突破的方向，以及膜与膜反应器未来发展应重点关注的领域。