中文摘要：

天然高分子材料良好的生物降解性和资源可持续性已引起社会各界的极大关注。然而，目前研制的天然高分子发泡材料，无论采取共混、接枝等方法进行修饰改性，再用化学、物理或二者协同的方法进行发泡，都很难达到天然植物发泡体的力学性能。我们从显微镜下观察到天然植物泡囊体的结构非常完美,泡囊体晶莹透明,尺寸均一、排列有序，它良好的韧性、较低的密度、较高回弹率，是目前的天然高分子发泡材料无法达到的。因此,本课题开创性地提出了天然高分子材料发泡的仿生研究。本课题首先研究天然植物泡囊体的组成和结构，测试其力学性能，探索组成和结构与力学性能的关系，创建全新的仿生结构模型，为大幅度提高天然高分子发泡材料的力学性能奠定基础，对提高通用高分子发泡材料的性能具有重要意义；然后，跟踪研究天然植物泡囊体形成过程中，泡囊形态的变化、结构和组成的变化、泡囊的形成条件和因素、酶的类型和结构，为天然高分子发泡材料的仿生研究提供依据。

结论摘要：

天然高分子良好的环境相容性和资源再生性，使其成为可持续发展的新型资源。天然植物泡沫芯，不仅有良好的力学性能，而且密度小，回弹率高，生物降解性好，这些优良的综合性能是目前人工合成的高分子泡沫材料无法比拟的。由此，本项目从仿生学的角度提出了对其组成、结构、变形机制、力学性能及其相互关系等方面开展系统的研究。本项目在研究过程中，发现了首例植物中的拉胀现象和具有较高研究价值的新型拉胀结构，进一步开展该方面的研究，可能会对原有的拉胀理论增加新内容，为今后拉胀结构的设计和制备方法提供依据。通过研究，明确了化学组成、形态结构、形变机制对其力学性能的影响；根据测试数据、结构、形变能和形变机制的分析，建立了半经验数学模型；根据导管轴向杨氏模量是不规则六棱柱胞体的105倍等理论分析，提出了导管增强结构模型和定向发泡理论；根据主要成份的聚集态模型，引入了一个与主要成份含量有关的用于力学性能分析的参数R。这些研究成果，具有极其重要的仿生意义和应用价值，为大幅度提高天然高分子泡沫材料的力学性能提供了理论依据。同时，也为通用高分子泡沫材料的结构改进和性能提高提供了参考。