功能仿生建材

　　①自然界在億萬年的演化過程中孕育了各種各樣的生物，每種生物都擁有神奇的特性和功能。通過研究、學(xué)習(xí)、模仿來復(fù)制和再造某些生物的特性和功能，將極大的提高人類對自然的適應(yīng)和改造能力，產(chǎn)生巨大的社會經(jīng)濟(jì)效益。這樣，一門綜合性的學(xué)科——仿生學(xué)便應(yīng)運而生了�，F(xiàn)代仿生學(xué)已延伸到很多領(lǐng)域，建材仿生是其應(yīng)用領(lǐng)域之一。而功能仿生建材又是建材仿生的突出代表。
　�、谘兄乒δ芊律�建材的目的是使人造的材料具有或能夠部分實現(xiàn)高級動物豐富的功能，如思維、感知等，也就是說能夠研制出智能化材料。

　�、劢馄蕦W(xué)研究表明，動物或人的皮是具有多功能結(jié)構(gòu)的典型智能生物材料之一，具有可彎曲變形、調(diào)節(jié)溫度、防水、阻止化學(xué)物質(zhì)和細(xì)菌進(jìn)入及自修復(fù)等功能的復(fù)雜層狀組織。人們從這里受到了啟發(fā)，在一些高層建筑上，應(yīng)用恰當(dāng)?shù)难b飾材料，將風(fēng)、光等對建筑產(chǎn)生負(fù)面影響的能量，轉(zhuǎn)化為高層建筑環(huán)境所需能量的一部分，化害為利，變廢為寶，創(chuàng)造更富有活力的生存與行為環(huán)境，并滿足節(jié)能的要求。如比利時首都布魯塞爾馬蒂尼大廈的建筑師和工程師，模仿變色蜥蜴的皮膚對環(huán)境能做出反應(yīng)的特點，在建筑界面外裝置一層遮陽百葉作雙層皮，通風(fēng)管道置于雙層皮中。夏天可阻擋陽光，減少冷氣負(fù)荷，冬天雙層皮又可用作日光采集器，加熱空氣預(yù)熱空調(diào)。這樣既達(dá)到了裝飾的目的，又達(dá)到了節(jié)能的目的。建筑物的防水材料一直是個難題，而人和動物的皮膚具有很好的防水性能。汗液可以滲透出來，外面的水卻透不進(jìn)去。這一巧妙功能，促使人們正在探索皮膚微觀結(jié)構(gòu)的奧秘，它將為解決建筑防水問題開辟新的途徑。

　�、芎扇~出污泥而不染，歷來為世人所稱贊，人們利用這種“荷葉效應(yīng)”，研制出各種自潔凈、防污漬材料和涂料，如自潔凈玻璃，還有利用自潔凈技術(shù)生產(chǎn)出的涂層涂覆在水龍頭、門窗等不會沾上手印及污漬等。

　�、菽壳敖ㄖ�物所使用的承重材料主要是鋼材、木材、石材、混凝土以及鋼材和混凝土的組合材料，這些材料的彈性模量大，即剛度較大，在外力作用下的變形幾乎用肉眼看不出來。多數(shù)材料在接近極限荷載時發(fā)生突然破壞，使得人們無法進(jìn)行破壞前的預(yù)防。而生物體的功能之一就是能向外界傳達(dá)自身的異常狀態(tài)。例如人體，當(dāng)睡眠不足的時候，眼睛會充血;體內(nèi)被病菌感染時，體溫會上升發(fā)燒等等，這些都是對自身的異常狀態(tài)向外傳遞信號。具有自我診斷、預(yù)告破壞功能的材料就是在這種思想的啟發(fā)下進(jìn)行研究的。
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　⑥功能仿生材料更加高級的功能還有自我調(diào)節(jié)和自我修復(fù)功能。即材料能夠根據(jù)外部荷載的大小、形狀需求等，對自身的承載能力、變形性能等進(jìn)行自我調(diào)整，符合外部作用的需要，這種性能就是自我調(diào)節(jié)功能。自我修復(fù)功能是指材料本身具有類似于自然生物的自我生長、新陳代謝的功能，對遭受破壞或傷害的部位能夠進(jìn)行自我修復(fù)、自愈再生，這樣建筑物的壽命可大大延長，安全性也會得到很大程度的增強。
　�、咧悄芙ú牡奶剿骱脱芯侩m然還剛剛起步，但是隨著材料科學(xué)、電子技術(shù)以及自動控制手段的不斷進(jìn)步，必將不斷取得新的進(jìn)展，未來的建筑及所用的材料將走向智能化。
　　(選自《百科知識》2006.4，有改動)
　　16. 從文中介紹看，功能仿生建材與常規(guī)建材相比，有哪些獨特的功能?(4分)
　　答：
　　17. 請根據(jù)第①②的說明，用簡潔的語言說說什么是功能仿生建材?(3分)
　　答：
　　18. 第③段中畫橫線句中的“這樣”，具體指代什么內(nèi)容?請用文中原句回答。(3分)
　　答：
　　19. 第⑥段中畫橫線句中“還有”一詞使用欠當(dāng)，請加以調(diào)整或修改，使該句能準(zhǔn)確表達(dá)出作者所要表達(dá)的意思。(2分)
　　改為：
　　20. 下列說法符合原文意思的一項是( )(3分)
　　A. 建筑師和工程師部分采用仿生建材建成的布魯塞爾馬蒂爾大廈，體現(xiàn)出了一般大廈所不具備的節(jié)能優(yōu)勢。
　　B. 模仿人和其他動物皮膚防水性能制造的智能化建材，較好地解決了一直困擾人們的建筑防水問題。
　　C. 利用“荷葉效應(yīng)”研制出的自潔玻璃是我國制造生產(chǎn)功能仿生建材的成功范例。
　　D. 目前，材料科學(xué)、電子技術(shù)以及自動控制手段相對滯后的發(fā)展現(xiàn)狀，影響和阻礙了功能仿生建材的探索與研究，但這種局面很快將得以改變。
　　答:[ ]

　　21. 功能偏重建材只是仿生學(xué)運用于建材研究與制造的一個方面。你能根據(jù)自己的理解、認(rèn)識或借助聯(lián)想和想像，另舉一類仿生建材或其他仿生的例子嗎?要求能簡要敘述出仿生原理，表述力求準(zhǔn)確、完整。(4分)
　　答：
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【參考答案】16. 要點：①能將作用于建筑物的負(fù)面影響的能量，轉(zhuǎn)化為建筑環(huán)境所需能量的一部分，化害為利，并滿足節(jié)能的要求。 ②具有獨特的防水性能。 ③具有自潔凈，防污漬功能。 ④具有自我診斷，預(yù)告遭受傷害或破壞的功能。 ⑤具有自我調(diào)節(jié)，自我修復(fù)功能。(4分。答出其中四個要點即可得4分;以此為基礎(chǔ)，每少答或答錯一個要點扣1分)

　　17. 功能仿生建材就是人們通過研究、模仿生物體固有的特性、功能研制出來的，具有或部分能夠?qū)崿F(xiàn)高級生物功能的智能化建筑材料。(3分。按三個部分賦分：“人們通過研究、模仿生物體固有的特性、功能研制出來”1分;“具有或部分能夠?qū)崿F(xiàn)高級生物功能”1分;“智能化建筑材料”1分，意思對即可)
　　18. 在建筑界面外裝置一層遮陽百葉作雙層皮，并將通風(fēng)管道置于雙層皮中。(3分。若答“在一些高層建筑上……并滿足節(jié)能要求”一句，得1分)
　　19. 功能仿生材料還有自我調(diào)節(jié)和自我修復(fù)等高級的功能(或“功能仿生建材更加高級的功能是自我調(diào)節(jié)和自我修復(fù)”。2分，調(diào)整或修改后仍不能準(zhǔn)確表達(dá)出作者所要表達(dá)的意思的不得分)
　　20. A(3分)

　　21. 示例：蝙蝠具有靠自身發(fā)射并接收超聲波分辨物體大小和方位的功能。科研人員通過研究、模仿蝙蝠的功能，研制出了早已廣泛應(yīng)用于軍事、科技領(lǐng)域的超聲波雷達(dá)。這種雷達(dá)能對相關(guān)固定物體進(jìn)行準(zhǔn)確定位，并能提供一定范圍內(nèi)空中移動物體的有關(guān)信息。(4分。能敘述出仿生原理，2分;表述準(zhǔn)確、完整，2分)
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