结合天然生物材料和纳米科技，开发相关的生物仿生功能材料的应用领域（包括仿生结构色、仿生荧光、仿生界面、仿生变色龙(电致变色)等），创造改变人们未来生活的高科技智能新材料以及先进的处理工艺。

2.2.1.柔性复合光子晶体的开发及应用

通过仿生结构色原理，让我们通过物理光学方法，实现无染料染色与节能控温。有关键技术与材料开发如下：

1.光子晶体薄膜、粉末、纤维的制备及表征

目前使用的光子晶体的生长方式，如光刻法，模板法，以及胶体小球自组装的光子晶体主要局限在小尺寸，极少样品量， 同时耗时。不适合快速制备大规模光子晶体薄膜、纤维和粉末。寻找一种可快速、大批量生产光子晶体的有效方法是该研究的关键点之一。在这方面,界面与胶体晶 体生长的基础，将为新技术的开发提供支撑。此外，研究不同型态、尺寸光子晶体的光谱特征，建立相应的表征体系，可为产品性能提供精确测试。

2.基于柔性光子晶体的新型染色剂和印染技术的研发

针对当前织物绿色环保染色的重大需求，围绕染色原理、染料控制制备技术、染色牢固性与色谱的结构影响、染色的物性 评估测试方法等关键科学问题，研究符合不同材料织物染色要求的大规模柔性光子晶体制备、结构调控机制。在此基础上，开发替代传统印染的（基于仿生结构色） 新技术。

3.发展以柔性光子晶体为基础的温控材料，开发其在绿色建材的应用

利用柔性光子晶体独特的热控原理（对大部分红外辐射具有反射作用），通过外场调节光子晶体复合薄膜在红外波段的反射率，开发绿色建材或涂层，以及光子晶体电致变色复合材料，实现建筑物的智能控温功能，大幅度降低建筑能耗。

2.2.2.柔性光电器件

(A)柔性太阳能电池导电基底研发

结合石墨烯（特别是插层掺杂高导电石墨烯复合结构）、导电聚合物（如聚苯胺、聚吡咯等）、金属网状导电膜（金属纳 米线或者纳米丝组成的网状膜）以及有机生物膜（如蚕丝、羊毛、蜘蛛丝膜等）内在具有的优异的电、热、光、机械等特性，发展新型柔性透明导电基底，为构筑柔 性全固态钙钛矿太阳能电池、生物医用光电器件的能源材料等提供基础条件。

(A)以蚕丝为基础的生物医用柔性功能材料及器件。（NB Lin and XY Liu*, Chem Soc Rev 44, (2015, DOI: 10.1039/C5CS00074B)）。 (B) 在国防电子技术、医疗健康等领域具有广阔的应用前景（Proceedings of the IEEE | Vol. 100, May 13th, 2012）。全球市场规模将达1万亿美元。

(B)柔性太阳能电池薄膜器件构建

基于上述新型柔性导电基底，研制在重量、成本，以及柔性化方面具有更大优势的全固态钙钛矿太阳能电池；开发与其相关的可进行大面积生产的成卷连续制备、快速涂布等技术。

(C)柔性复合光电器件

发展自驱动纳米技术，开发柔性多功能纳米器件，将荧光量子点、电致变色材料作为传感器，薄膜太阳能电池作为自驱动能源，结合光子晶体结构，调控光子运动，从而设计出绿色、智能、超轻、超薄的多功能复合柔性光电器件、生物医用传感器等（图5）。

(D)相关应用

可弯曲甚至折叠的柔性太阳能电池及其复合器件凭借其特殊特性，具有广阔的应用前景（图5、6）。例如，在自由卷曲、拉伸，轻质的柔性材料上集成能源与传感系统，可制成智能薄膜，应用于电子皮肤，电子窗帘领域等。

图6.柔性光电器件组成单元与应用示意图。

2.2.3.生物医用材科的开发

通过介观多级结构仿生构造，为医用材料的功能化，开辟了新途径昊我们的目标之一。以新材料开发为导向，实现“材料 设计~实时监测~不断优化”的医用新材料的个性开发模式(如图7)。同时，以蚕丝、生物矿化和模拟酶为主要研究对象，深入柔性物质与仿生功能材料研究。通 过引入固体载体来提高纳米人工酶的催化表现。并通过对纳米材料表面的合理设计，来改善人工酶与底物的低亲和力。同时制备出新型的智能多功能纳米仿生催化 剂，实现更加复杂的功能，并进一步拓展了这些人工酶在环境检测和生物医疗领域的应用。

图6.柔性光电器件组成单元与应用示意图。

图7、以新材料开发为导向，实现“材料设计~实时监测~不断优化”的医用新材料的个性开发模式示意图。本示意图说明以蚕丝为材料，开发生生物活性骨替代元件。