经过数十亿年的进化过程,大自然创造了许多功能独特、性能优异的天然材料。师法自然,从自然界获取设计灵感及指导,制备具有特定仿生功能或仿生结构的高性能仿生材料成为目前材料领域的一大研究热点。作为仿生材料的构建单元,具有优异生物相容性及生物活性的羟基磷灰石材料是一种理想的选择。然而,文献报道中的羟基磷灰石基仿生材料多是以颗粒状、棒状和片状等形貌的羟基磷灰石结构作为构筑单元制备而成。受限于这些低长径比的羟基磷灰石材料本身的高脆性,制备而成的仿生材料常常难以获得理想的结构及性能。本论文选用具有超高长径比的柔性羟基磷灰石超长纳米线作为基本构建单元,通过复合、掺杂及修饰等手段制备了一系列具有仿生功能及仿生结构的新型仿生材料,并探索了所制备的羟基磷灰石超长纳米线基仿生材料的性能及其潜在应用。本论文的研究工作主要包括以下几个方面:1.新型仿生超疏水磁性耐火纸以羟基磷灰石超长纳米线作为构建材料,通过在其表面修饰磁性四氧化三铁纳米颗粒,通过真空抽滤及包覆聚二甲基硅氧烷的方法,构建了新型仿生超疏水磁性耐火纸。该仿生超疏水磁性耐火纸具有多孔结构、高柔韧性、良好的磁响应性、超疏水性及耐高温不燃烧性。该新型仿生超疏水磁性耐火纸可应用于油/水分离滤纸及磁驱动油污分离装置。作为油/水分离滤纸使用时,该纸张对油性溶剂的分离效率和渗透通量分别达到99.6%及2835.9 L m-2 h-1;作为磁驱动油污分离装置使用时,对多种油性溶剂的分离效率可达到99.2%以上。因此,该新型仿生超疏水磁性耐火纸有望应用于含油污的废水处理及环境保护等领域。2.新型仿生超疏水荧光耐火纸通过原位掺杂的手段,制备了稀土离子掺杂羟基磷灰石超长纳米线,并以表面修饰油酸钠的稀土离子掺杂羟基磷灰石纳米线作为原料,通过真空抽滤法构建了新型仿生超疏水荧光耐火纸。研究了反应体系中稀土离子的种类及浓度对于所制备产物的形貌及荧光性能的影响。结合该仿生超疏水荧光耐火纸的荧光性、超疏水性、耐高温不燃烧性及独特的纳米结构,可实现高安全性多模式防伪功能一体化。所制备的新型仿生超疏水荧光耐火纸有望应用于防伪标签、防伪包装及防伪证件等领域。3.新型仿生超疏水自驱动纸和仿生双模式超疏水自驱动纸受到水黾的启发,通过在羟基磷灰石超长纳米线表面修饰聚多巴胺和油胺并采用真空抽滤法,制备了新型仿生超疏水自驱动纸。该仿生超疏水自驱动纸具有光热转换性能,能够将光能转变为热能,从而触发Marangoni效应,实现在水溶液表面上的自驱动运动。该新型仿生超疏水自驱动纸的超疏水性不仅使得纸张能自发地漂浮在水面上,并且能在纸张与水面之间引入气泡层,从而有效地减小纸张在水面上移动时的阻力。该仿生超疏水自驱动纸的最大移动速率及最快响应时间分别可达到22.14±4.89 mm/s及0.10±0.03 s。该新型仿生超疏水自驱动纸在微型机器人、生物医药及环境保护等领域具有良好的应用前景。在仿生超疏水自驱动纸研究工作的基础上,以羟基磷灰石超长纳米线作为构建单元,通过负载三氧化二钛颗粒及包覆聚二甲基硅氧烷,制备了新型仿生双模式超疏水自驱动纸。该仿生双模式超疏水自驱动纸具有优异的光热转换及超疏水性能,耐高温,不燃烧,并且能够实现双模式自驱动功能。在非表面活性剂水溶液中,该仿生双模式超疏水自驱动纸通过触发Marangoni效应可实现自驱动运动;而在表面活性剂水溶液中,通过调节光源的光功率密度,该仿生双模式超疏水自驱动纸可以实现蒸汽驱动功能,克服了Marangoni效应基自驱动材料难以在含有表面活性剂的水溶液中移动的缺点。该新型仿生双模式超疏水自驱动纸实现了双重驱动模式的一体化,具有宽广的适用性。4.新型高性能仿生结构羟基磷灰石超长纳米线基复合纤维以准长程有序的羟基磷灰石超长纳米线液晶及聚丙烯酸钠作为原料,通过湿法纺丝方法制备了兼具仿生“砖-泥”层状结构及仿生有序结构的新型仿生结构复合纤维。该仿生结构羟基磷灰石超长纳米线基复合纤维具有优异的力学性能,其最大抗张强度及杨氏模量分别达到203.58±45.38 MPa和24.56±5.35 GPa。此外,该仿生结构羟基磷灰石超长纳米线基复合纤维还展现出良好的柔韧性及可编织性能,可将其制备成多种不同形状的柔性材料。通过引入具有磁性或荧光功能的成分,还可实现仿生结构羟基磷灰石超长纳米线基复合纤维的磁响应及荧光功能化。该新型仿生结构羟基磷灰石超长纳米线基复合纤维具有多种优异的性能,有望应用于生物医学、柔性织物、柔性可穿戴器件等多个领域。本论文中,我们选用柔性的羟基磷灰石超长纳米线作为构建单元,制备了一系列具有仿生功能及仿生结构的新型高性能仿生材料。通过复合、掺杂及修饰等手段实现了多功能一体化,同时柔性的无机骨架赋予这些仿生材料优异的柔韧性及耐高温不燃烧性。本论文的研究结果表明,羟基磷灰石超长纳米线是高性能仿生材料的理想构建单元。