天然生物材料结构-性能机理研究与仿生新材料研发。

经大自然“适者生存”上亿年优化出的天然生物材料常常表现出令人惊异的性能；例如，植物界中松果球的鳞片可以感知环境湿度，是陆地还是湖水，进而自主张开鳞片播种子或者闭合保护种子，以实现其生命功能。受其结构-力学行为机制启发而研发出智能布料，在人体出汗时张开大量窗孔散热，消汗后湿度下降闭合窗孔保温[1]。海洋中蓝鲸由过滤摄食获得巨量捕食物，成为世界上最大的动物，这是依靠其口腔中的鲸须（替代牙齿）具有独特的结构及优异的力学性能而实现的。本课题组研究并阐明具有优异独特性能的天然生物材料其结构-性能机理，并进一步发展先进材料制备技术研发新的仿生功能性材料。当前主要研究项目为以下方面：

海洋生物材料其结构与性能及海洋环境用新材料研发

天然海洋生物为适应海洋环境进化而来的结构材料在海环境中长期可靠地服役，其结构-性能机理可提供极有价值的指导信息用于海洋环境新材料研发。由海洋动植物的功能结构材料进而研发仿生耐腐蚀且具有优异力学性能的复合材料。

 

天然植物自主变形机制及仿生形状记忆功能性材料

天然植物材料可响应光、热、湿度发生自主变形，该行为机理可启发人类研发智能化材料。研究并阐明天然植物材料其多层级纤维结构和响应变形机制，研发出响应环境刺激的可控自主变形的智能材料。

 

天然生物材料及仿生医用材料研发

自然界许多生物材料主要由天然有机成分并在生物体内/外表达独特的功能；从材料科学与工程角度分析其物理、化学机制，可为研发应用于人体的生物医用材料，保证良好生物相容性的同时具有优异的仿生功能。

 

[1] Gould J. Learning from nature's best. Nature. 2015; 519:S2-3

 

师法自然，我们的材料研究充满了乐趣、挑战和价值。 欢迎材料相关专业优秀学生加入本课题组，共同致力于探索天然生物材料、仿生研发新材料！

080502-材料学

天然生物材料与仿生材料研发

2012-09--2016-06   加州大学圣地亚哥分校   博士
2010-09--2012-07   郑州大学   硕士
2006-09--2010-07   郑州大学   学士

2016-06~2016-10,加州大学圣地亚哥分校天然生物材料及仿生中心, 助理研究员

2016-10~至今，中国科学院深圳先进技术研究院，副研究员

2016-06~2016-10,加州大学圣地亚哥分校天然生物材料及仿生中心, 助理研究员

2017-06-11-今,中南大学客座教授,

Biomaterials and Biomimetics
Chinese language and culture

   

（ 1 ） 一种新型可生物降解血管支架用Mg-Zn-Y-Nd镁合金及其制备方法, 发明, 2011, 第 5 作者, 专利号: CN102220529

   

（1） Nature-inspired strategy for anticorrosion, Advanced Engineering Materials, 2019, 通讯作者
（2） Lessons from the ocean: Whale baleen fracture resistance, Advanced Materials, 2018, 第 1 作者
（3） Light like a feather: a fibrous natural composite with a shape factor changing from round to square, Advanced Science, 2017, 第 1 作者
（4） A review of terrestrial, aerial and aquatic keratins: the structure and mechanical properties of pangolin scales, feather shafts and baleen plates, Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials, 2017, 通讯作者
（5） Structure and mechanical behavior of human hair, Materials Science and Engineering: C, 2017, 第 3 作者
（6） Lamellae spatial distribution modulates fracture behavior and toughness of African pangolin scales, Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials, 2017, 第 3 作者
（7） Extreme lightweight structures: avian feathers and bones, Materials Today, 2017, 第 2 作者
（8） Seagull feather shaft: correlation between structure and mechanical responses, Acta Biomaterialia, 2017, 第 1 作者
（9） Keratin: Structure, mechanical properties, occurrence in biological organisms, and efforts at bioinspiration, Progress in Materials Science, 2016, 第 1 作者
（10） Pangolin armor: overlapping, structure, and mechanical properties of the keratinous scales, Acta Biomaterialia, 2016, 第 1 作者
（11） A sustainable substitute for ivory: the Jarina seed from the Amazon, Scientific Reports, 2015, 第 3 作者
（12） Microstructure and properties of the Ti/Al2O3/NiCr composites fabricated by explosive compaction/cladding, Materials Science and Engineering: C, 2015, 第 3 作者
（13） Microstructural evolution in adiabatic shear band in the ultrafine-grained austenitic stainless steel processed by multi-axial compression, Materials Science and Engineering: A, 2014, 第 3 作者
（14） Effects of Nd on microstructures and properties of extruded Mg–2Zn–0.46Y–xNd alloys for stent application, Materials Science and Engineering: B, 2011, 第 1 作者
（15） Biocorrosion of coated Mg–Zn–Ca alloy under constant compressive stress close to that of human tibia, Materials Letters, 2011, 第 1 作者
（16） Homogeneous corrosion of high pressure torsion treated Mg-Zn-Ca alloy in simulated body fluid, Materials Letters, 2011, 第 6 作者

Mg alloys development and surface modification for biomedical application, INTECH Open Access Publisher, 2011-01, 第 5 作者

媒体报道

1.中国科学院格致论道SELF讲坛“从神奇动物身上寻宝”，人民日报、今日头条等报道，2018年12月29日

2. “A whale of a material”, Research Highlight by Nature Reviews Materials, December 12, 2018

3.“《先进材料》通过3D打印技术“复制”鲸须的三维结构得到具有优良抗断裂性能的仿生材料”高分子科学前沿，2018年11月28日

4. “Scientists unlock structural secrets of whale baleen” Phys.org Science X, November 26, 2018

5. “Chinese, American scientists reveal structures of tough whale baleen” 新华社(英文版及中文版), November 25, 2018

6. “深圳先进院在海洋生物材料结构-性能基础研究方面取得新进展” 中国科学院，2018年11月22日

7. “Chinese scientists unlock structural secrets of whale baleen” EurekAlert! The Global Source for Sceince News, November 21, 2018

8. 学术前沿“天然生物材料及仿生研究”中南大学材料学院学术沙龙，2017年6月13日

9.“方圆之间能负千钧：藏在羽毛杆中的秘密”国际仿生工程学会，2017年4月7日

10.“方圆之间能负千钧：藏在羽毛杆中的秘密”X-MOL化学资讯平台，2017年4月4日

11. “Strength of hair inspires new materials for body armor” UC San Diego Jacobs School of Engineering, Jan 17, 2017

12. “Inspired by Nature – Advanced Engineering Designs” Advanced Science News, December 5, 2016

13. “Researchers explain why feather shafts change shape when under stress” EurekAlert! The Global Source for Sceince News, December 12, 2016

14. “Researchers explain why feather shafts change shape when under stress” ScienceDaily, December 12, 2016

15.  "It's all in the scale: pangolins inspire flexible armor" Materials Today, June 29, 2016

（1）The structure and mechanical functions of keratinous materials: Pangolin scales and the feather shaft   2016-03-28
（2）The structure and mechanical functions of keratinous materials: Pangolin scales and the feather shaft   2016-03-28
（3）Functional design of keratinous materials: Pangolin scales and feather shaft   2016-02-14
（4）The feather shaft: A unique design in nature   2015-12-06
（5）On the strain rate sensitivity of keratin hair fibers   2015-12-06
（6）Structure and mechanical behavior of human hair   2015-04-15
（7）Protective functions of the pangolin scale: Structure and mechanical properties   2015-04-15
（8）Protective function of pangolin scales: Structure and mechanical properties   2015-03-15
（9）Structure and mechanical properties of pangolin scales as flexible dermal armor   2013-04-15
（10）Biocorrosion of coated magnesium alloys under constant compressive stress similar to that of human tibia   2011-11-18
（11）Biocorrosion of coated Mg-Zn-Ca alloy under constant compressive stress similar to that of human tibia   2011-10-08
（12）Development of novel Mg-Zn-Y-Nd alloy as biodegradable vascular stent   2010-09-01

当前课题组正在快速发展中，欢迎相关领域青年才子的加入，请联系王老师 bin.wang@siat.ac.cn！

王彬  课题组负责人，副研究员

2016年获加州大学圣地亚哥分校博士学位，致力于天然生物及仿生材料的研发与突破，在材料领域顶级期刊Progress in Materials Science、Materials Today 、Advanced Materials及Advanced Science等以第一作者发表高水平学术论文15篇，发表一篇英文专著章节，拥有授权专利1项；担任多本知名学术期刊（如Acta Biomaterialia等）的审稿人，与美国西北大学、香港城市大学、台湾国立清华大学等国际知名学府及科研单位建立了广泛的国际研究合作；荣获广东省珠江人才计划-青年拔尖人才、深圳孔雀人才B类、南山领航人才等；主持国家自然科学基金、深圳市孔雀技术创新项目等并参与美国空军部Multi-University Research Initiative项目。

 

王亚云 研究助理

郑州大学硕士，功能复合材料研发，发表高水平学术论文1篇（一作），会议论文2篇，拥有发明专利2项。

 

 

崔苗苗 客座学生

香港城市大学 在读博士研究生，防腐蚀涂层研发，在投学术论文3篇，申请专利1项，多次荣获国家、中科院奖学金，获得国家级数学竞赛奖项。

 

李玉超 客座研究助理

山东大学硕士，香港城市大学深圳研究院研究助理，微结构设计与加工，发表2篇学术论文，授权2项发明专利。

 

张鹏利 客座学生

海南大学 在读研究生，材料科学与工程，发表学术论文2篇，申请专利1项。

李鹏辉 客座学生

郑州大学 在读研究生，材料科学与工程。