淺談生物技術在新材料開發領域的研究成果及發展前景

趙皓嵐

摘 要：隨著科技的發展與進步，人們逐漸將關注的重點從技術開發轉移到環境保護與新材料的發掘和應用上，開始注重科技帶來的結果與對自然生態的改變和影響。生物技術作為一項利用生物特性進行各個行業領域內的替代品研發與使用的新科技，一經實踐就迅速獲得了科學界的歡迎。近年來在新材料的應用覆蓋范圍不斷增加擴大的背景下，生物技術也在逐漸推動著新材料的開發和更新，幫助科學產業綠色化轉型。

關鍵詞：生物技術 新材料開發 成果 前景

1 生物技術與新材料定義與內容概述

生物技術與新材料科學都是在近代科技革命中誕生和發展的新興領域，新材料作為傳統材料的革新和替代品，在各個領域與行業內受到了廣泛的應用與傳播，大大提高了工具器材的使用壽命，是一種材料科學與高分子化學有機結合的成功研發領域，并且隨著人們對于材料的需求方向和數量不斷提高，人們逐漸將新材料的開發與生物技術聯系在一起。生物技術是指利用生物的結構特性與特殊繁殖循環能力，進行人工的仿真或者處理，從而實現生物的無機化使用[1]。當前生物技術已經遍布人們生活的方方面面，例如洗衣液里的活性酶成分。因此利用生物技術實現新材料的開發革新早已成為現實。

2 生物技術在新材料開發中的應用

2.1 仿照生物表面特性融合微生物在服裝領域的應用

進入21世紀之后，人們對生物技術在服裝行業的應用關注不斷增加，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，由生物學界的專家第一次強調生物學在紡織行業的重要性。并在后續進行了相關的試驗和實踐，例如利用南美蜥蜴在不同環境中感知并改變自身皮膚顏色的特性進行仿真模擬，制作出了可以根據條件自動轉換顏色的布料[2]。

2.2 利用生物結構相似性在人工臟器制造領域的應用

生物技術在新材料中的應用首先就體現在生物組織的模擬和仿真上，利用自然生物的結構特性與人體組織的相似性進行仿制，在臨床醫學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節替代；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。將生物技術與新材料完美的融合在一起，推動醫學事業的發展[3]。

2.3 利用生物自身凈化降解功能在水環保領域的應用

據統計，我國每年由生產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，不僅嚴重危害了我國的自然生態環境，更為國家帶來了處理垃圾的經濟損失。近年來隨著環保口號的一再強調，科學家利用玉米、小麥等農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，用來代替傳統的化學塑料，實現使用之后的可降解性，具有重要的現實意義。

2.4 利用生物循環再生性在木陶瓷建材開發領域的應用

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用，隨著人們對木材的多孔性和高分子性的優異組織結構優點的發現，科學家逐漸將關注點轉移到利用木材進行傳統陶瓷材料的替代上。并且于21世紀初試驗成功，稱這種新材料為“生態木陶瓷”。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，同時具有環保的效益。

2.5 利用生物外觀可塑性在計算機芯片研發領域的應用

20世紀末，日本首次實現了利用生物的分子基礎和結構進行計算機新材料的研發工作，分子結構具有密度大韌性好、可塑性強的優點，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絲毫不受影響，不僅能夠將線條縮減到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 生物技術在新材料開發領域的發展前景

3.1 信息時代提供更多更便捷的技術交流機會

在計算機網絡技術迅速發展的背景下，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，這為生物技術在新材料開發領域的未來發展提供了良好的環境。

3.2 高校輸送高端生物新材料開發專業的人才

高校在國家的倡導下不斷加強人才培養與輸送力度，為我國生物技術的發展增添新鮮的血液和力量，年輕人的思維更加靈活多變，為生物技術在新材料領域新的發現提供可能性。

3.3 國家提供優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與新材料工程的進一步結合，打開科學領域的新世界，實現新的階段性的飛躍。

4 小結

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上，結合當前最熱門的與最前沿的結構學和分子學理論，進行新型材料的研發使用，目的是實現綠色發展的價值理念。生物作為一種能夠實現自我循環更替，在自然中幫助實現生態循環和環境穩定的成分，將其作為新材料開發的物質基礎與創新能夠有效的提升新材料開發的速度和效果，因此生物技術在新材料開發領域有著光明的發展前景。

參考文獻

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

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

[3] 馬利利. 淺談生物技術在無機非金屬材料領域應用[J]. 建筑工程技術與設計， 2015（15）.