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

趙皓嵐

摘 要：隨著科技的發(fā)展與進(jìn)步，人們逐漸將關(guān)注的重點(diǎn)從技術(shù)開發(fā)轉(zhuǎn)移到環(huán)境保護(hù)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(xiàng)利用生物特性進(jìn)行各個(gè)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(shí)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(kuò)大的背景下，生物技術(shù)也在逐漸推動(dòng)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(gè)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(jī)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(jìn)行人工的仿真或者處理，從而實(shí)現(xiàn)生物的無機(jī)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(shí)現(xiàn)新材料的開發(fā)革新早已成為現(xiàn)實(shí)。

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(jìn)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(qiáng)調(diào)生物學(xué)在紡織行業(yè)的重要性。并在后續(xù)進(jìn)行了相關(guān)的試驗(yàn)和實(shí)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(jìn)行仿真模擬，制作出了可以根據(jù)條件自動(dòng)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(jìn)行仿制，在臨床醫(yī)學(xué)上取得了較大的進(jìn)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(jìn)行壞死關(guān)節(jié)替代；無機(jī)非金屬材料例如陶瓷、氧化鋁、磷酸三鈣等等材料進(jìn)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(dòng)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(jì)，我國每年由生產(chǎn)生活活動(dòng)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(jì)損失。近年來隨著環(huán)保口號的一再強(qiáng)調(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(shí)現(xiàn)使用之后的可降解性，具有重要的現(xiàn)實(shí)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(qiáng)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(diǎn)的發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家逐漸將關(guān)注點(diǎn)轉(zhuǎn)移到利用木材進(jìn)行傳統(tǒng)陶瓷材料的替代上。并且于21世紀(jì)初試驗(yàn)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(jī)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(shí)順利分解，同時(shí)具有環(huán)保的效益。

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

20世紀(jì)末，日本首次實(shí)現(xiàn)了利用生物的分子基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算機(jī)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(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，該公司利用這一點(diǎn)將計(jì)算機(jī)的部件替換成生物有機(jī)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(diǎn)，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(shí)代提供更多更便捷的技術(shù)交流機(jī)會

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅速發(fā)展的背景下，我們早已進(jìn)入了信息時(shí)代，越來越多的媒體平臺在豐富人們生活的同時(shí)也為科學(xué)思想的傳播和交流提供機(jī)會，完全打破時(shí)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(qiáng)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(lì)項(xiàng)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(dòng)我國生物技術(shù)與新材料工程的進(jìn)一步結(jié)合，打開科學(xué)領(lǐng)域的新世界，實(shí)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(xiàng)重要科研項(xiàng)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(jìn)行新型材料的研發(fā)使用，目的是實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展的價(jià)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(shí)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(xiàn)

[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(jī)非金屬材料領(lǐng)域應(yīng)用[J]. 建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)， 2015（15）.