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仿生自然界生物体某一功能构筑新型材料已成为当今社会研究热点和重点,已渗透至自然科学和工程技术的方方面面。竹材作为一种速生、可再生的最有可能替代木材的材料之一,具有强度高、韧性大、刚性好、易加工等特征,但又存在易吸湿变形、易虫蛀、腐朽和霉变、易光致变色、易燃烧等缺陷,而传统方法如浸渍或者机械刷涂等虽能部分解决上述问题,但依然存在涂于竹材表面时易发生材料流失严重、与基体界面结合牢固性差等不足,并且不能赋予竹材新的奇异功能。因此,该论文是在传统研究结果基础上,依据仿生学原理并结合纳米制造技术,在竹材表面设计生长了ZnO、Ag、CaCO3等各种纳米晶体,解决了竹材易吸湿变形、易燃烧、易光致变色、易腐朽等固有缺陷,赋予竹材超疏水、超疏油、耐酸碱、自清洁、导电、降解有机物等新的奇异功能,主要研究结论如下:(1)对竹材表面功能性ZnO纳米结构仿生构建工艺进行了探究,结果发现利用低温水热法可在竹材表面制备6种形态的纤锌矿纳米ZnO:类球状、颗粒状、针状、草坪状、兰花状以及纳米片状。ZnO的形态受水热温度和时间的影响很大,ZnO纳米材料在50?C及以上的温度生长量明显,在105?C及以上的温度能够使竹材表面生成的ZnO晶体溶解;随着反应时间的增加,ZnO纳米晶体的生长量先逐渐增加,后随着时间延长逐渐溶解;一定浓度的OH-对ZnO纳米材料的成核和形成起到至关重要的作用;不同锌盐前驱溶液对竹材表面生成的ZnO纳米形态没有明显影响。本实验较适宜的生长条件:水热温度为95?C、反应时间为1h、NaOH和Zn Ac摩尔比为20:1。(2)竹材本身不具有自降解有机物功能,本章通过仿生自降解功能制备了ZnO/竹材复合光催化剂,对制备的负载有交联的ZnO纳米壁的竹材试样在紫外灯照射下进行了催化罗丹明B实验。实验结果发现:制备的竹材试样具有优越的光催化性能,在相同的试验时间内,催化效率可以P25相当,且同一试样重复循环使用3次之后,光催化效率依然可达70%。(3)本章节通过仿生荷叶超疏水功能,利用含氟物质在竹材表面成功制备了超双疏薄膜。对制备的负载有玫瑰花状结构ZnO纳米材料的竹材试样进一步利用氟硅烷(FAS-17)表面改性,开发了一种耐久、抗腐蚀、超双疏的ZnO/竹材复合材料。经FAS-17处理后的竹材试样不仅具有超双疏性质,而且对油和腐蚀性液体也有了很好的抗腐蚀性;对油与水的接触角均大于150?;当试样被放置于空气中两个月后或者浸入pH值为1的盐酸溶液或pH值为14的氢氧化钠溶液中以50?C的条件加热3小时后,其依旧保持超疏水性,对水的接触角均大于150?。(4)本章节对具有荷叶超疏水表面竹材的性能做了进一步分析,结果发现经FAS-17处理之后的ZnO/竹材复合材料同时具有了拒水性、抗紫外性和耐燃性。处理之后的竹材试样不仅具有耐久的超疏水特性,而且还对模拟的酸雨具有良好的抵抗性能,接触角可达152?。另外,这种方法处理过的竹材热稳定性明显提高,同时也存在优越耐火和抗紫外性能。(5)竹材本身是绝缘体,本章通过仿生导电功能以及仿生荷叶超疏水功能制备了既导电又疏水的竹材。利用银镜反应先在竹材表面制备一层规整的Ag纳米粒子,这些Ag纳米粒子不仅在竹材表面构筑了粗糙的表面,为制备超疏水的竹材表面提供了基础,而且还赋予了竹材金属的特性---导电性。制备的超疏水竹材不仅能够抵抗整个pH范围内的溶液,还能够经受住强烈的搅拌和蒸煮,依旧保持疏水性和导电性。(6)本章节模拟贝壳海水自矿化过程,利用水热矿化法在竹材表面仿生鲍鱼壳制备了层状CaCO3涂层,实验发现通过预置晶种以及进一步在温度为50?C反应24h,可得层状结构的CaCO3,再经由FAS-17进行疏水修饰,可以得到超疏水的竹材表面,接触角可达161?。试验还发现水热矿化时间对CaCO3晶体的生长具有很大影响,反应温度直接影响CaCO3晶体的形貌。制备的超疏水竹材不仅能够抵抗一些生活中常见的液体(红酒、茶、橘汁、咖啡、酱油和蓝墨水),还能在不同温度环境下依然保持其疏水性质。