对于现代人工合成材料来说,获得优异的力学性能并实现高强度和轻质量的理想组合仍然是一个重大的挑战。生物在长期的进化和选择过程中,从相当有限的元素和化合物的选择里,巧妙地演化出各种高性能的生物材料。因此当前人们将目光投向了自然,发展了一系列的仿生材料,如,贝壳、蛛丝、牙齿、昆虫鞘翅、羽毛等。其中昆虫鞘翅作为一种常见的生物材料,它具有由轻质强韧的力学性能,同时当受到外部损伤时表现出自愈的特性,所以在许多领域有着很好的应用前景。但目前更多的关注点是生物材料的结构仿生,而忽视了它们的其他特性,如自修复、隔热、阻燃,这些特性在建筑领域的重要性丝毫不下于机械性能。本文基于结构与功能仿生的理念,以黏土为基本增强剂,制备并研究了几种不同的有机无机仿生复合材料。具体分为以下几个部分:(1)选用黏土无机粒子和聚乙烯醇为原料通过定向冷冻技术制备仿生层状结构材料,并研究复合物组分对材料机械性能的影响,然后引入聚乙烯醇-硼砂自修复体系,制备了硼砂交联的仿生层状复合材料。(2)将黏土与一种合成的强粘附性聚合物(儿茶酚接枝聚乙烯亚胺PEI-C)复合,通过双向定向冷冻技术制备仿生层状结构材料,并研究其机械性能及粘附性,为制备湿气响应自修复材料提供了基础。(3)模仿昆虫、水果受损伤后黑化自愈的特性,在黏土中引入多酚类化合物焦棓酸(PG)、酚羟基保护剂四硼酸钠和含氨基的化合物丙烯酰胺,通过双向定向冷冻及原位聚合制备仿昆虫角质层层状复合材料,并研究其自修复特性与隔热性能。