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        淺談生物技術(shù)在新材料開發(fā)領(lǐng)域的研究成果及發(fā)展前景

        2019-03-08 02:52:02趙皓嵐
        西部論叢 2019年6期
        關(guān)鍵詞:生物技術(shù)前景成果

        趙皓嵐

        摘 要:隨著科技的發(fā)展與進步,人們逐漸將關(guān)注的重點從技術(shù)開發(fā)轉(zhuǎn)移到環(huán)境保護與新材料的發(fā)掘和應(yīng)用上,開始注重科技帶來的結(jié)果與對自然生態(tài)的改變和影響。生物技術(shù)作為一項利用生物特性進行各個行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的替代品研發(fā)與使用的新科技,一經(jīng)實踐就迅速獲得了科學(xué)界的歡迎。近年來在新材料的應(yīng)用覆蓋范圍不斷增加擴大的背景下,生物技術(shù)也在逐漸推動著新材料的開發(fā)和更新,幫助科學(xué)產(chǎn)業(yè)綠色化轉(zhuǎn)型。

        關(guān)鍵詞:生物技術(shù) 新材料開發(fā) 成果 前景

        1 生物技術(shù)與新材料定義與內(nèi)容概述

        生物技術(shù)與新材料科學(xué)都是在近代科技革命中誕生和發(fā)展的新興領(lǐng)域,新材料作為傳統(tǒng)材料的革新和替代品,在各個領(lǐng)域與行業(yè)內(nèi)受到了廣泛的應(yīng)用與傳播,大大提高了工具器材的使用壽命,是一種材料科學(xué)與高分子化學(xué)有機結(jié)合的成功研發(fā)領(lǐng)域,并且隨著人們對于材料的需求方向和數(shù)量不斷提高,人們逐漸將新材料的開發(fā)與生物技術(shù)聯(lián)系在一起。生物技術(shù)是指利用生物的結(jié)構(gòu)特性與特殊繁殖循環(huán)能力,進行人工的仿真或者處理,從而實現(xiàn)生物的無機化使用[1]。當(dāng)前生物技術(shù)已經(jīng)遍布人們生活的方方面面,例如洗衣液里的活性酶成分。因此利用生物技術(shù)實現(xiàn)新材料的開發(fā)革新早已成為現(xiàn)實。

        2 生物技術(shù)在新材料開發(fā)中的應(yīng)用

        2.1 仿照生物表面特性融合微生物在服裝領(lǐng)域的應(yīng)用

        進入21世紀(jì)之后,人們對生物技術(shù)在服裝行業(yè)的應(yīng)用關(guān)注不斷增加,在2013年9月12號于美國的國會圖書館召開的以“確保人類文明持久性”為主題的研討會上,由生物學(xué)界的專家第一次強調(diào)生物學(xué)在紡織行業(yè)的重要性。并在后續(xù)進行了相關(guān)的試驗和實踐,例如利用南美蜥蜴在不同環(huán)境中感知并改變自身皮膚顏色的特性進行仿真模擬,制作出了可以根據(jù)條件自動轉(zhuǎn)換顏色的布料[2]。

        2.2 利用生物結(jié)構(gòu)相似性在人工臟器制造領(lǐng)域的應(yīng)用

        生物技術(shù)在新材料中的應(yīng)用首先就體現(xiàn)在生物組織的模擬和仿真上,利用自然生物的結(jié)構(gòu)特性與人體組織的相似性進行仿制,在臨床醫(yī)學(xué)上取得了較大的進展和成績。主要的生物人工臟器組織制造材料來源分為三類:天然材料例如珊瑚石制作人骨;金屬材料例如不銹鋼材料進行壞死關(guān)節(jié)替代;無機非金屬材料例如陶瓷、氧化鋁、磷酸三鈣等等材料進行臟器的修復(fù)。將生物技術(shù)與新材料完美的融合在一起,推動醫(yī)學(xué)事業(yè)的發(fā)展[3]。

        2.3 利用生物自身凈化降解功能在水環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用

        據(jù)統(tǒng)計,我國每年由生產(chǎn)生活活動造成的垃圾在60萬噸以上,其中10%都是不可分解的白色污染,不僅嚴(yán)重危害了我國的自然生態(tài)環(huán)境,更為國家?guī)砹颂幚砝慕?jīng)濟損失。近年來隨著環(huán)??谔柕囊辉購娬{(diào),科學(xué)家利用玉米、小麥等農(nóng)作物的表皮韌性與土壤中微生物可分解性,制造出了“玉米”塑料這一新材料,用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化學(xué)塑料,實現(xiàn)使用之后的可降解性,具有重要的現(xiàn)實意義。

        2.4 利用生物循環(huán)再生性在木陶瓷建材開發(fā)領(lǐng)域的應(yīng)用

        木材作為一種可獲得性高,再生性強的材料,在建筑中得到了廣泛的應(yīng)用,隨著人們對木材的多孔性和高分子性的優(yōu)異組織結(jié)構(gòu)優(yōu)點的發(fā)現(xiàn),科學(xué)家逐漸將關(guān)注點轉(zhuǎn)移到利用木材進行傳統(tǒng)陶瓷材料的替代上。并且于21世紀(jì)初試驗成功,稱這種新材料為“生態(tài)木陶瓷”。利用廢紙、廢木料、稻殼等木材制作出的新陶瓷完美的應(yīng)用于電極制作、電機碳刷、剎車工具等方面,能夠有效的抵抗150°C的高溫,并且在500°C時順利分解,同時具有環(huán)保的效益。

        2.5 利用生物外觀可塑性在計算機芯片研發(fā)領(lǐng)域的應(yīng)用

        20世紀(jì)末,日本首次實現(xiàn)了利用生物的分子基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)進行計算機新材料的研發(fā)工作,分子結(jié)構(gòu)具有密度大韌性好、可塑性強的優(yōu)點,該公司利用這一點將計算機的部件替換成生物有機薄膜,作為芯片的基礎(chǔ)材料。這種生物新材料具有體積小、厚度小的特點,但是其集成電路的條數(shù)絲毫不受影響,不僅能夠?qū)⒕€條縮減到1e-3μ,更是可以將原集成電路的工作效率和存儲能力提升1e3兆。

        3 生物技術(shù)在新材料開發(fā)領(lǐng)域的發(fā)展前景

        3.1 信息時代提供更多更便捷的技術(shù)交流機會

        在計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅速發(fā)展的背景下,我們早已進入了信息時代,越來越多的媒體平臺在豐富人們生活的同時也為科學(xué)思想的傳播和交流提供機會,完全打破時空的界限,這為生物技術(shù)在新材料開發(fā)領(lǐng)域的未來發(fā)展提供了良好的環(huán)境。

        3.2 高校輸送高端生物新材料開發(fā)專業(yè)的人才

        高校在國家的倡導(dǎo)下不斷加強人才培養(yǎng)與輸送力度,為我國生物技術(shù)的發(fā)展增添新鮮的血液和力量,年輕人的思維更加靈活多變,為生物技術(shù)在新材料領(lǐng)域新的發(fā)現(xiàn)提供可能性。

        3.3 國家提供優(yōu)惠政策與資金鼓勵項目的開展

        國家近年來不斷加大科研資金和政策的支持力度,其目的也是希望推動我國生物技術(shù)與新材料工程的進一步結(jié)合,打開科學(xué)領(lǐng)域的新世界,實現(xiàn)新的階段性的飛躍。

        4 小結(jié)

        新材料工程是近年來新型的一項重要科研項目,即在原有的材料工程基礎(chǔ)上,結(jié)合當(dāng)前最熱門的與最前沿的結(jié)構(gòu)學(xué)和分子學(xué)理論,進行新型材料的研發(fā)使用,目的是實現(xiàn)綠色發(fā)展的價值理念。生物作為一種能夠?qū)崿F(xiàn)自我循環(huán)更替,在自然中幫助實現(xiàn)生態(tài)循環(huán)和環(huán)境穩(wěn)定的成分,將其作為新材料開發(fā)的物質(zhì)基礎(chǔ)與創(chuàng)新能夠有效的提升新材料開發(fā)的速度和效果,因此生物技術(shù)在新材料開發(fā)領(lǐng)域有著光明的發(fā)展前景。

        參考文獻

        [1] 金澤康. 淺談功能高分子材料的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展前景[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用, 2017(2):83-83.

        [2] 王岱蒙. 生物技術(shù)在制藥方面的應(yīng)用與前景[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用, 2016(36):299-299.

        [3] 馬利利. 淺談生物技術(shù)在無機非金屬材料領(lǐng)域應(yīng)用[J]. 建筑工程技術(shù)與設(shè)計, 2015(15).

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