什么是遺態？所謂遺態，就是指遺傳保留原始生物模板的形態與結構。其主要特點是直接利用自然界經億萬年優化的生物自身特殊復雜的結構而形成的自然模板，通過人工方法，遺傳其物理結構并變更其化學組分，合成既有人為賦予的特性和功能，又有與自然界生物相似的精細結構的新材料。

 

遺態概念為研究大自然各種生物結構與功能材料之間的關系提供了一種新思路。探索大自然的奧秘和如何更好地利用大自然中的豐富資源，是科技工作者進行科學研究永恒不變的主題。大自然經過億萬年的進化，其內部結構與功能已經發展到近乎完美的程度，尤其是其中蘊涵的奧秘可能是人類永遠也無法窮盡的內容。因此，如何將這些已探索出的奧秘運用到社會發展中，已成為科學家們研究的主要課題之一。

 

目前，科學家們已經開展了大量的相關研究工作，并形成了仿生電子學、化學仿生學、材料仿生學和航空仿生學等大量新興學科，這些新興學科的主要任務就是研究大自然中存在的各種生物現象，并模仿這些現象研究出更先進的科學技術。

 

納米技術及應用國家工程研究中心研究團隊提出的遺態概念，同樣也是源于大自然的靈感和啟發，開展利用自然界天然生物結構制備出新材料的科學研究。如研究具有獨特光子結構和與之匹配的結構色變色的蝴蝶翅膀，研究具有復雜的納米多孔結構和與之匹配的光線全吸收性的飛蛾眼睛等，通過研究這些存在于生物體中的優異納米結構和特性，可從中尋找出制造納米新材料的新思路。

 

 

納米科技已逐漸發展成為21世紀的三大主流技術之一，也是各國研究的熱點領域。它的迅猛發展將在世界范圍內引發一場包括生命科學、信息科技、生態環境技術、能源技術在內的幾乎覆蓋所有工業領域的大革命。遺態概念為納米材料的制備提供了一種新方法。

 

目前，常用的納米材料制備方法主要有兩種：Top-down（自上而下）和bottom-up（自下而上）。前者是利用機械和蝕刻技術等制造納米尺度結構，是從大做到小的技術；而后者是從原子或分子出發，來控制、組裝、反應生成各種納米材料或納米結構，是從小做到大的技術。

 

我們提出用遺態思路制備納米材料的方法是利用結構精致、組裝完善、進化完美的原始生物系統作為模板，通過特殊的加工工藝，制備出功能各異的具有生物天然結構的納米新材料。這種方法不僅同時具備了常規制備方法的“自上而下”和“自下而上”的兩種特點，而且制備出的納米材料取材廣泛，成本低廉，性能優異，適用面廣。

 

 

當今社會，因經濟過快增長而引發的越來越多的環境和資源問題已經引起了人們的高度重視，我國“十一五”規劃明確提出了要建設資源節約型、環境友好型社會的新理念。遺態策略的實施為實現節能減排的目標提供了一種新途徑。

 

自然界中存在著許多長期被冷落、被人類認為是廢物的生物質資源，如落葉、稻糠、木屑、貝殼、甲殼等眾多陸生和海洋生物廢棄物。這些生物質一直被人們認為是“廢棄物”和“垃圾”，其實這是人們對這些生物質資源缺乏足夠認識而產生的一種誤區，這種誤區使這些生物質資源長期被白白浪費。遺態概念的提出恰好彌補了科學研究在“廢棄物”再利用方面的短板，變廢為寶，為實現國家提出的資源再利用、環境更美好的可持續發展戰略提供了一條新途徑。

 

遺態這一新概念的產生是在科技部、國家自然科學基金和上海市科委及納米專項的大力支持下，依靠納米技術及應用國家工程研究中心、上海交通大學和西南科技大學共同組建的研究團隊，在對自然界和納米技術長期探索和積累的基礎上逐漸形成的，它凝聚了眾多科研人員的心血和智慧。

 

 

自然界中生物質資源極其豐富，據統計，2005年全世界自然界生物質廢棄物高達30億噸左右，研究人員如能找到合理的利用方法，這些成本低廉的生物質資源將產生不可估量的經濟效益和環境效益。

 

近年來，我們的研究團隊在國家和地方科技專項的支持下，采用遺態策略利用自然界生物質資源開發制備出了多種新型納米材料。如利用農作物稻殼為模板采用遺態方法合成制備出具有優良電磁屏蔽性能的鎳納米材料。這種材料不僅具有密度低、超寬頻范圍內電磁屏蔽能力高的特點（在10K～1.5GHz范圍內，電磁屏蔽能力為60～90dB，而采用常規方法制備的電磁屏蔽材料僅為20～40dB），而且還具有較高的電磁波吸收能力，克服了以反射為主、屏蔽頻段有限的弊端，具有較高的應用和推廣價值。

 

我們還利用不同種類的植物葉片為模板，采用遺態方法合成制備光催化材料。經實驗檢測，此種方法制備的光催化TiO2材料在可見光范圍內的光吸收效率可高達20%～30%，遠遠超過常規方法制備的納米TiO2粉體材料的可見光吸收效率（約7%～8％），能最大限度地實現光催化效果。

 

再如直接采用植物纖維等生物質為模板制備出功能不同的生物質環境凈化材料：以植物粗纖維為原料和模板開發的系列油氣層保護快速封堵劑，克服了其他封堵劑成本高、封堵速度慢、污染環境等缺陷，具有封堵快捷、無毒無害，集防漏、堵漏、屏蔽暫堵為一體的綠色環保優勢；利用植物材料開發的礦冶重金屬污水凈化材料，成本低、使用簡便，為礦冶產業的發展和降低水環境污染提供了有效的技術途徑和措施。

 

以上實例說明，采用自然界中以生物質為原材料的遺態合成策略，不僅取材廣泛，制備工藝簡單，成本低廉，而且制備出的新材料的性價比、結構和功能與同類產品相比都有較強的優勢，因此，在未來的發展中顯現出巨大的優勢和潛力。目前，我們團隊的科研成果中已有8項制備方法申報了國家發明專利。

 

（潘希采訪/整理）