傅正义院士团队著作《生物过程启示的材料制备新技术》出版

Mon, 14 Sep 2026 00:00:00 +0000

材料有四个基本要素：制造（加工）、结构、性能与服役性能；生物系统同样存在生物制造、生物结构、生物性能与服役性能。生物制造过程决定生物结构，生物结构决定生物系统的性能与功能。受生物结构与功能的启示，学习生物物质精妙的结构或功能来制造人工结构材料或功能材料，已成为材料研究的重要突破口。

生物系统的制造过程大多发生在环境温和的条件下，无需高温高压等苛刻条件即可高效、准确地制备生物材料。传统陶瓷工艺的高温烧结与生物系统的室温合成有着本质区别：前者是高温驱动的原子扩散，后者是生物质参与指导的合成、传输和组装。傅正义院士团队认为，生物物质精妙的制造过程值得学习，据此提出「生物过程启示的材料制备新技术」这一新的研究方向，也称为「材料的过程仿生制备新技术」，主张学习生物制造过程，或生物制造与生物结构之间的关系，来发展材料合成与制备新技术。

在前期研究中，团队分别开展了生物矿化、光合作用启示的材料制备研究，取得了一系列阶段性重要成果：学习骨骼形成过程，发现矿物在胶原纤维内的合成与晶化产物会产生兆帕级收缩应力，首次制备了预应力复合结构陶瓷微管，成果发表于 Science；受生物体内无定形相作为前驱体生成矿物的启示，研究镁离子对无定形碳酸钙结晶转化过程的影响，发现并合成了一种全新的含水碳酸钙晶相——半水碳酸钙，成果发表于 Science；构建天然生物制备平台，室温下合成具有新结构和良好性能的陶瓷粉体，阐明了生物质与材料界面效应对结构形成过程的影响与调控机制，成果发表于 Angew. Chem. Int. Ed.；并受邀在 Progress in Materials Science 撰写综述。傅正义院士还应邀在 2017 年第 12 届环太平洋陶瓷与玻璃技术会议、2019 年第 16 届欧洲陶瓷协会会议上作大会主旨报告，并获美国陶瓷学会 John Jeppson 奖和 Samuel Geijsbeek 国际奖。

近期，傅正义院士和邹朝勇研究员与北京航空航天大学江雷院士、程群峰教授，中国科学技术大学俞书宏院士、高怀岭教授，中国科学院上海硅酸盐研究所吴成铁研究员、朱钰方研究员共同承担国家重点研发计划「变革性技术关键科学问题」重点专项「生物过程启示的陶瓷材料室温制备关键科学问题」（2021YFA0715700），致力于发展陶瓷室温与低温制备技术，以期颠覆陶瓷材料的传统高温烧结技术。

为系统展现这些研究工作并展望未来方向，受材料先进成型与加工技术丛书编委会委托，傅正义院士团队撰写了《生物过程启示的材料制备新技术》（傅正义等著．北京：科学出版社，2025.1）一书，首次对该方向的内涵、研究思路和国内外研究进展进行评述和展望。全书共 11 章：第 1 章介绍该思想的提出；第 2～7 章介绍生物矿化启示的材料制备新技术，包括基于生物活体平台、天然生物质诱导、重组蛋白调控、类蛋白物质诱导的合成与制备，并归纳了基于矿化机制的制备新技术；第 8 章介绍光合作用启示的材料合成；第 9 章介绍基于其他天然生物系统平台的材料合成和制备；第 10 章介绍生物过程启示的微观增材制造；第 11 章总结全书并展望未来发展方向。

生物系统中还有许多有趣的现象值得探索，现象背后的原理也需要给出科学解释。相信在不久的将来，生物过程启示的材料制备新技术将带来更多突破性、颠覆性进展，不仅会在结构与功能复合材料制备领域取得丰硕成果，也将对其他学科的发展起到巨大推动作用。

来源说明：本文内容转载自科学出版社相关介绍文章，原文标题《傅正义院士团队：生物过程启示的材料制备新技术》，原文链接：https://m.163.com/dy/article/JQ1C8BGH0511DCTQ.html

专著 | 生物过程的启示

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