仿生材料是指模仿生物的各種特點(diǎn)或特性而研制開(kāi)發(fā)的材料。通常把仿照生命系統(tǒng)的運(yùn)行模式和生物材料的結(jié)構(gòu)規(guī)律而設(shè)計(jì)制造的人工材料稱為仿生材料。本文為大家列舉了仿生材料的一些常見(jiàn)表征辦法，方便大家選擇合適的表征方法。
1. 掃描電子顯微鏡（SEM）
圖為三種通道寬度分別為30、90和150 µm的定向多孔泡沫，有序通道的尺寸受冷卻速率的影響，排列的多孔泡沫的通道方向與凍結(jié)方向一致。
圖1：仿生多孔泡沫的設(shè)計(jì)、制備和性能
2. 紫外-可見(jiàn)-近紅外光譜(UV-Vis-NIR)
通過(guò)紫外-可見(jiàn)-近紅外光譜研究PVA水凝膠、PCE和BVE的光學(xué)性能所有不含PPy的水凝膠樣品在250至2500 nm的整個(gè)太陽(yáng)波長(zhǎng)范圍內(nèi)都表現(xiàn)出低的光吸收率，這不足以實(shí)現(xiàn)高性能的光熱轉(zhuǎn)換。所設(shè)計(jì)的水凝膠的PPy層吸收了絕大多數(shù)陽(yáng)光照射光譜（波長(zhǎng)范圍為250-2500 nm，超過(guò)95%），并呈現(xiàn)出優(yōu)異的太陽(yáng)能吸收特性。
圖2：PVA水凝膠、PCE、BVE在200-2500nm范圍內(nèi)的UV-Vis-NIR吸收光譜
3.電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）
通過(guò)ICP-MS測(cè)試蒸發(fā)海水的質(zhì)量，評(píng)估水凝膠蒸發(fā)器的污水凈化能力，圖中顯示模擬海水中的主要離子（Na+、Mg2+、K+和Ca2+）減少了約3個(gè)數(shù)量級(jí)，顯示出出色的脫鹽率。
圖3：水凝膠蒸發(fā)器在一個(gè)陽(yáng)光下運(yùn)行一小時(shí)后，海水中四種離子的濃度
4.能量色散X射線光譜(EDS)
采用EDS表征研究APP膜的表面化學(xué)成分，源自PET的C和O元素PDA均勻分布在APP表面。N元素的均勻分布證明了PET膜表面存在PDA層，這可能有利于Al2O3團(tuán)簇的形成粘附在其表面。此外，還檢測(cè)到具有低原子百分比的Al元素，表明Al2O3團(tuán)簇分布均勻，在PDA/PET膜的頂表面成功組裝了Al2O3凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)。
圖4：APP3膜的EDS圖譜
5.X射線光電子能譜（XPS）
XPS的表面化學(xué)成分分析顯示，PDA/PET膜上分別在125.1 eV和76.1 eV處出現(xiàn)Al 2s和Al 2p的新特征峰，證實(shí)了Al2O3團(tuán)簇已經(jīng)附著在PDA/PET薄膜上。PDA/PET和APP3膜的C1s光譜的比較顯示PDA/PET的O–C=O、C=O，C–O、C–N和C–C分別為289.33、288.19、287.10、286.40和285.28。APP3的O–C=O、C=O，C–O、C–N、C–C和C–O–Al分別為289.07、288.63、288.09、287.23、286.10和284.00。
圖5：XPS光譜
6.傅里葉變換紅外光譜（FTIR）
TA的引入導(dǎo)致了明顯的藍(lán)移，O–、 N–H峰值從SP的3311 cm−1移動(dòng)到SP/HBPE/TA（SP/HBPE/TA-3）的3343 cm−1，SP的1648、1532和1230 cm−1的三個(gè)峰在SP/HBPE/TA中分別移動(dòng)到1676、1567和1259 cm−1，表明SP、HBPE和TA之間存在較強(qiáng)的氫鍵相互作用。
圖6：FTIR圖譜
7.紫外-可見(jiàn)光透射率
SP/HBPE/TA（SP/HBPE/TA-1,2,3）薄膜都能100%屏蔽沿線的UVB（320–275 nm）和UVC（275–200 nm）光，90%屏蔽UVA（400–320 nm）光。這種優(yōu)異的紫外線屏蔽性能有助于保護(hù)產(chǎn)品免受紫外線照射。（其中：超韌性大豆蛋白（SP）、超支化聚酯（HBPE）、單寧酸（TA））。
圖7：SP/HBPE和SP/HBPE/TA-1、2、3薄膜的紫外-可見(jiàn)光透射曲線
8.13C核磁共振譜（13C NMR）
通過(guò)13C NMR光譜進(jìn)一步驗(yàn)證了強(qiáng)烈的分子間氫鍵相互作用。由蛋白質(zhì)的羰基、C-α、C-β和C-γ的共振引起的SP的173.8、55.7、30.6和25.3 ppm處的四個(gè)峰，在SP/HBPE/TA中分別移動(dòng)到171.9、53.6、29.0和23.6 ppm的較低化學(xué)位移，對(duì)應(yīng)于強(qiáng)分子間氫鍵的形成。
圖 8.SP、SP/HBPE和SP/HBPE/TA薄膜的13C NMR光譜
9.X射線衍射圖譜（XRD）
X射線粉末衍射（XRD）中的晶體學(xué)模式（和結(jié)晶度（圖S6）在加入TA后降低，歸因于強(qiáng)H鍵對(duì)結(jié)晶過(guò)程中SP基質(zhì)分子重排的限制，而結(jié)晶度的降低增強(qiáng)了斷裂應(yīng)變。
圖9：各種薄膜的XRD圖譜
10.接觸角分析
所有泡沫的水接觸角均大于120? , 表明它們具有疏水性，能夠應(yīng)用于吸油領(lǐng)域。
圖10.仿生泡沫的水接觸角分析
11.動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析（DMA）
儲(chǔ)能模量是評(píng)估變形過(guò)程中儲(chǔ)存能量的關(guān)鍵參數(shù)，用于測(cè)試復(fù)合材料的彈性。納米填料的加入導(dǎo)致織物復(fù)合材料的儲(chǔ)能模量顯著增加。HQ-IP/PPS、Ti3C2/PPS和HQ-IP@Ti3C2/PPS織物復(fù)合材料的壓力分別為1684MPa、1654 MPa和1821 MPa，與純PPS織體復(fù)合材料（1355 MPa）相比，分別高出24.2%、22%和34.3%。
阻尼系數(shù)的變化用于表示分子的長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)以及與玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）相關(guān)的溫度分布。上述織物復(fù)合材料的Tg從187.9 ℃開(kāi)始上升至191 ℃、 196.5 ℃（圖7b），HQ-IP@Ti3C2/PPS織物復(fù)合材料具有最大的儲(chǔ)能模量。
圖11：（a）儲(chǔ)能模量和（b）tanα曲線
12.熱重分析（TG）
熱穩(wěn)定性性能對(duì)織物復(fù)合材料摩擦磨損性能具有重要價(jià)值，織物復(fù)合材料降解的第一階段是在300–420 ℃、 與酚醛樹(shù)脂的熱分解有關(guān)，第二階段的降解溫度為440–620 ℃、 歸因于PPS纖維的分解。與純pps相比，HQ-IP@Ti3C2/PPS織物復(fù)合材料在750 ℃時(shí)剩余重量最高，為44.9%。
圖12:織物復(fù)合材料的TGA曲線和（b）DTG曲線
13.比表面及孔徑分析（BET）
氣凝膠的磁滯回線與較大大相對(duì)壓力下的IV型N2等溫線一致，表明P-KNF@Pd氣凝膠具有豐富的中孔。P-KNF@Pd氣凝膠具有約35 m2 g−1的高BET表面積，這是由于交織的納米纖維。
圖13：KNF@Pd氣凝膠、KNF氣凝膠和KNF+CS氣凝膠氮?dú)馕?解吸等溫線
14.拉伸性能測(cè)試
織物復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和相關(guān)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線評(píng)估PPS復(fù)合物織物的韌性和可變形性，HQ-IP@Ti3C2/PPS織物復(fù)合材料達(dá)到75.3 MPa，比原來(lái)的PPS織體復(fù)合材料（51.9 MPa）提高了45%。
圖14：織物復(fù)合材料的平均抗拉強(qiáng)度和（d）應(yīng)力-應(yīng)變曲線
15.摩擦性能
隨著納米填料的加入，織物復(fù)合材料的磨損率都有所下降DOPO-HQ-IPTS@Ti3C2Tx/PPS的磨損率為1.8x10−14 m3（N·m）−1，與純PPS織物復(fù)合物相比降低了77%。圖b顯示了織物復(fù)合材料的相應(yīng)摩擦系數(shù)。很明顯，摩擦系數(shù)的趨勢(shì)與磨損率相似。
圖15：（a） 磨損率和（b）填充織物復(fù)合材料的不同填料的摩擦系數(shù)（40MPa，0.7m/s）
16.模擬計(jì)算
排列的多孔泡沫的預(yù)期液體吸收高度可以使用Washburn方程計(jì)算，排列通道寬度為30–150 µm的新型PLA泡沫，飽和柴油吸收高度至少為85 mm。為更好地理解泡沫的液體吸收速度，將液體吸收高度與時(shí)間的關(guān)系轉(zhuǎn)化為單位面積吸收的液體質(zhì)量（m/s）與時(shí)間1/2（t1/2）的關(guān)系，飽前的吸收曲線由Washburn很好的模擬。
圖16：泡沫的柴油吸收高度與時(shí)間的關(guān)系，相對(duì)于1/2t每單位面積泡沫吸收的柴油質(zhì)量
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