Bioinspired Structures and Design
作者：Wole Soboyejo, Leo Daniel
出版：CAMBRIDGE UNIVERSITY PRESS
ISBN: 978-1-107-01558-6
藏书地点：武大外教中心
近年来，人们对仿生设计和仿生学领域产生了浓厚的兴趣。生物启发设计涉及到科学和工程原理在设计工程组件和结构时的应用，这些设计灵感来自于生物系统。相比之下，仿生学涉及复制生物系统的工程部件和结构的设计。因此，翼型和飞机机翼是生物启发设计的例子，是受鸟类飞行的启发，从空气动力学的升力和阻力的原则指导下发明出来的。相比之下，带扑翼的飞机的早期想法是仿生学的一个例子，这是基于简单的复制自然的想法，而没有仔细考虑使这些自然系统以这种方式运行的基本科学原则。
自列奥纳多·达·芬奇的开创性工作以来，生物启发设计的主题受到了相当大的关注。近年来，随着来自不同学科的生物学家、化学家、物理学家、材料科学家和工程师的贡献，生物启发设计和仿生学新概念的发展也得到了相当大的扩展。这些努力为设计更坚固的材料、飞机、机器人、船舶、不粘涂料、用于疾病定位和治疗的纳米结构以及生物医学材料和结构带来了深刻的见解。
尽管考古挖掘揭示了许多明显受古代文明遗迹的自然启发的文物实例，但列奥纳多·达·芬奇的作品可能是受到仔细观察鸟类启发的最早的飞行研究记录之一。列奥纳多·达·芬奇在1505-1506年制作了一份飞行抄本，名为《鸟类飞行抄本》。他对人类机械飞行的可能性特别着迷，这是受到他对鸟类飞行的观察的启发。列奥纳多画了大约500张飞行器的草图。他还做了一些观察，并确定了一些概念，这些概念将在20世纪的飞机发展中找到自己的位置，当时莱特兄弟和阿尔贝托·桑托斯-杜蒙开发了第一架飞机。
最近，在20世纪和21世纪，对自然进行的认真的实验研究为设计和发展未来的组件和系统提供了基础。这包括Currey的开创性工作，他发起了一些早期的贝壳研究，使20世纪和21世纪的生物启发设计和仿生学的后续努力成为可能。近，陈和同事已经发展生物启发设计和仿生来设计坚固的多功能结构的概念。其中包括设计分层结构的模型，可以开发具有卓越力学性能的坚固材料。
同样，我们在流体力学和控制方面的最新进展，使我们能够发展船舶结构，这些结构的灵感来自于对鱼类运动、水母和海洋哺乳动物推进的流体动力学的仔细研究。Moored 小组和Melli 小组对鱼类运动的实验研究，以及Ayali 小组的昆虫运动模型等最近的工作为生物启发设计提供了新的见解。这些领域也可能在多功能机器人中找到未来的应用。
除了这些潜在的应用之外，仿生和仿生结构的发展也取得了重大进展，这些应用包括医学，牙科，电池，仿生结构，微和纳米结构，以及分子器件。其中包括受天然牙齿结构启发而设计的仿生牙齿多层膜，其功能分级结构提高了抗裂生长能力；机器人软手的发展；用于太阳能采集的仿生叶片的开发；以及开发利用醌在电极之间移动电子的无金属流电池，灵感来自于醌分子在植物和动物新陈代谢过程中电子转移的中介作用。
《受生物启发的结构与设计》一书于2020年由CAMBRIDGE UNIVERSITY PRESS出版，作者为Wole Soboyejo和Leo Daniel。
《受生物启发的结构与设计》一书，作者展现了仿生学在各学科领域中的一些最新研究与应用，讨论的主题主要包括三大部分，分别是仿生学在材料，结构中的应用以及自然现象中的仿生学。
《受生物启发的结构与设计》是仿生学实验室不可或缺的工具用书，适用于仿生学、物理、材料等相关专业的高年级本科生、研究生，也可作为教师的教学和科研参考书，亦可供生物医学及相关领域的研究人员参考。
《受生物启发的结构与设计》一书作为仿生学与材料学专业研究读物，内容饱满详实、语言浅显易懂，除此之外，还包括一些其他的特点：
1.本书涉及一个热点领域仿生学，提出了一个材料和力学角度的受生物启发的设计。它分为三个部分。第一部分介绍了受生物启发的设计和生物启发的航空航天设计。随后的第二部分提出受生物启发的设计和仿生学的多功能方法。书的第三部分从鱼的游动等自然现象中获得灵感。在每一部分中，科学观察和模型相结合以用来为多功能材料的设计提供见解。
2.本书的每个章节都是由一些在该领域领先的研究人员写的，汇集了相关领域的权威的专家，保证了本书的专业性和权威性。
3.本书图表丰富，读者能够结合清晰的图表更加清楚的理解相关的知识。
总的说来，《受生物启发的结构与设计》一书为想要了解仿生学以及其在其他领域中的应用的人员提供了清晰的导读路径，作为仿生学与材料学领域的一本前沿研究图书，是一本值得为想要涉足该领域的人员推荐的专业书籍。
本书目录：
撰稿人名单
前言
第一部分 材料
第1章 多层多尺度结构的仿生设计
Ali A.Salifu,Manu Sebastian Mannoor, Wole Soboyejo
第2章 作为结构材料的人类皮质骨：分层设计和生物降解
Elizabeth
A. Zimmermann, Robert O. Ritchie
第3章 多层复合材料的生物启发设计：来自珍珠的经验
Sina Askarinejad, Nima
Rahbar
第4章 受竹子启发的材料和结构
Ting
Tan, Wole Soboyejo
第二部分 结构
第5章 受生物启发的水下推进器
Tyler
Van Buren,Daniel Floryan, Alexander J.Smits
第6章 牙科功能梯度多层结构的仿生设计
Jing Du,Xinrui Niu,
Wole Soboyejo
第7章 仿生器官
Kiavash Kiaee, Yasamin
A. Jodat, Manu Sebastian Mannoor
第8章 能源储存装置的生物启发设计
Loza F.Tadesse, Iwnetim
I. Abate
第9章 受生物启发的纳米结构设计：从病毒中获得的灵感用于疾病检测和治疗
Nicolas
Anuku, John David Obayemi, Olushola S. Odusanya, Karen A. Malatesta, Wole Soboyejo
第三部分 自然现象
第10章 水生动物在高雷诺数下工作：AUV应用的仿生机会
Frank
E.Fish
第11章 飞虫
Bo
Cheng
第12章 设计受自然启发的防液表面
Birgitt Boschitsch Stogin,
Lin Wang, Tak-Sing Wong
第13章 仿生与软机器人：材料、力学与机械
Wanliang Shan, Yantao Shen
第14章 受生物启发的的建筑信封
Steven
van Dessel, Mingjiang Tao,
Sergio Granados-Focil
索引
胡萌欣 武汉大学生命科学学院 博士