《基於微生物模板的生物變形加工基礎研究》是依託北京航空航天大學，由蔡軍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於微生物模板的生物變形加工基礎研究
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：蔡軍
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
利用自然生物豐富的微納米結構作為模板來製造複雜結構功能微粒已成為國際熱點研究方向，可能成為目前最經濟快捷的三維複雜微納結構製造方法。但目前研究主要局限於生物模板原型的直接複製利用，沒有考慮變形問題。為了充分發揮微生物形體模板結構多樣性、複雜性等優勢，同時解決微生物原型單元尺度離散性導致的原形構造出的結構及其性能變化範圍受限的問題，本項目提出基於微生物模板的生物變形加工方法，對微生物模板構造的複雜微結構進行綜合變形調控。研究微生物原型生長階段的形狀調控、微生物原型材質的變形調控、生物模板功能微粒的變形調控等相關機理及變形工藝，以及上述變形調控的相關性與綜合調控規律等關鍵科學問題，實現目標結構的精確成形。從而建立生物變形加工新工藝及理論，進一步豐富製造科學的新分支- - 生物加工成形技術的理論體系，並為微納米複雜結構製造及調控提供新手段。
結題摘要
生物變形加工方法是對微生物模板構造的複雜微結構進行綜合變形調控，是對直接利用微生物作為模板約束成形方法的拓展。主要研究內容包括：微生物原型生長階段的形狀調控、微生物原型材質的變形調控、生物模板功能微粒的變形調控等相關機理及變形工藝。首先，從製造學角度對微生物模板進行分類，分析其變形能力；然後對微生物模板及其功能微粒變形加工工藝以及機理進行了研究，最後對所製造的生物功能微粒性能進行了測試和表征。 完成了通過對微生物模板製造學分類，完善了微生物形狀“資料庫”，為更好地利用不同類型的生物提供了重要參考；研究了以硅藻和螺旋藻為代表的生物模板，表征分析了不同生物模板和同一生物模板的不同部位的彈性變形能力；研究了以硅藻為代表的無機材質（SiO2）的酸洗腐蝕成形和群體密排成形，實現了生物單元的變形加工調控，豐富了硅藻模板的種類和拓展了硅藻微納多尺度結構的套用；研究了以螺旋藻為代表的生物模板的生長控制成形，實現了不同形狀的螺旋模板的製造成形，為後續功能顆粒的製造提供了豐富的原料；在螺旋藻生長成形調控的基礎上，通過塑性化和金屬化的手段，實現生物模板的功能化，製造出了多種尺寸、多種材質、多種功能的電磁微粒，並進一步研究了功能微粒作為“微彈簧”的變形特性以及電磁性能等。 相關研究拓展了生物模板在微納製造和電磁吸波領域的套用範圍，突破了多項原創工藝，揭示了不同階段進行生物變形加工的相關機理，並製造了多種功能微粒與材料，部分研究成果具有良好的工程價值。
