仿生学从自然界中获取灵感，例如动物的运动方式、植物的结构和生态系统的运作方式等方面研究生物的特点，将这些特点应用于人工设计和工程。通过模仿自然界的结构设计，例如蜂窝、贝壳等结构，设计出轻质、高强度的仿生结构。
这类结构模仿自然界中高效的轻质结构，如蜂巢、骨骼等，兼并高强度与轻量化特性的同时，还在多个关键领域展现了广泛的应用前景。仿生轻质结构在航空航天器和吸波结构领域的重要性不可忽视。生物材料蕴含着大量的源自于自然界的成分与结构信息，尽管生物材料的化学成分一直是其设计关注的焦点，其在结构拓扑优化、力学性能、功能等方面的物理属性及响应依然值得关注。
仿生轻质结构在航空航天器中尤为重要，其轻质高强的特性大幅度降低了飞行器的自重，从而提高了燃油效率和载重量。同时，这种结构还能有效增强飞行器的抗冲击性和结构稳定性，确保在极端环境下安全运行。仿生轻质结构适用于抗冲击/爆炸系统、散热介质、声振、微波吸收结构和驱动系统等多个领域。
以中华鲟背部骨鳞和鲟鱼皮结构为生物模板，通过结构仿生原理设计出一种新型仿生多层级柔性防护轻质结构。采用尼龙、液态硅橡胶和凯夫拉纤维，通过高温固化成形技术进行制备，有效解决了以往仿生鳞片与基底层连接不牢的问题。
利用冲击力学试验对仿生复合结构进行了防护性能分析，测试结果表明，具有覆瓦状形态特征的仿生骨鳞结构以及具有纤维铺层的柔性基底结构可显著提高仿生复合结构的抗冲击力学特性。
基于羽轴结构，SULLIVAN 等人提出了四种不同纤维取向的圆柱设计，如图3(a)所示；受羽杆泡沫状腔室结构启发，设计了填充泡沫芯材的薄壁方形截面壳，如图3(b)所示，通过三点弯曲试验，证实了泡沫芯材的存在提高了吸能能力和承载能力。
受骨骼结构的启发，NIKKHAH 等人提出了多种不同形状组合的嵌套管，如图4(a)所示，发现由外到内依次是方管、正六边形管和圆管并且带增强肋板的嵌套管具有最显著的吸能特性。ZHANG 等则是构造了一种高阶自相似层次管，如图4(b)所示，并通过迭代将内部肋板的连接替换为相似的圆管连接，发现二阶分级圆管的能量吸收明显大于非分级结构，并且小圆直径和壁厚对吸能有显著影响。WANG 等以人体胫骨为仿生原型，提出了一种由内凹壳和内芯组成的新型吸能盒，如图4(c)所示，其中，内芯具有梯度分布和负泊松比的特征。通过性能分析，发现壳体厚度和内芯的梯度厚度对吸能盒的吸能有较大的影响。
仿生微结构具有孔隙率高，表面积大和质量轻等特点，是仿生功能结构的主要表现形式。骨骼属于典型的轻质多孔结构，具有轻质高强和耐冲击的特点。
受贝壳结构启发，CAO等人和ZHENG等人分别提出了不同分层厚度、排列次序和材料组合的多层板模型，如图5(a)和(b)所示，以提高夹芯板的吸能特性、弯曲强度和韧性。
受珍珠层“砖泥”结构启发，GHAZLAN 等人研究模拟珍珠层微观结构特征对复合材料板抗爆性能的影响如图5(c)所示，发现通过增加复合材料的层数，可以提高复合材料的刚度；KO 等人开发了珍珠层状复合材料结构，如图5(d)所示，在保持机械强度的同时增加了韧性。
考虑口足目生物口虾蛄(别称皮皮虾)尾节,如图6(a)所示，其独特的生物结构能使其抵抗竞争捕食过程中超过1500 N、23 m/s 的冲击力，其能量吸收机理类似于沙袋，本身吸收和消散能量，而不使能量反向传递。通过解析皮皮虾尾部的宏观构型，有研究团队设计了一种仿生双向波纹板结构，揭示了高度和波长两个结构变量对仿生结构在冲击载荷作用下的比能量吸收(SEA)冲击力效率(CFE)及应力分布的影响规律，表明其具有优良的能量吸收能力及抗冲击稳定性。
除了上文提到的几种仿生结构，自然界中还有许多其他的仿生微结构，例如：在轻量化和光学等领域有着广泛的应用的蝶翅结构；具有出色强度和能量吸收能力的墨鱼骨多孔微结构；根据竹壁微结构设计出含有类筛管的梯度竹子仿生微结构；具有更优异的韧性的仿鞘翅轻质高韧夹芯结构等等。
在长期进化过程中，自然界中的多种动物、植物形成了独特的轻质、高强结构，以此来抵抗外界的复杂冲击载荷，保护自身完整，满足生存需要。管状生物结构和板状生物结构以及分层、多孔、螺旋、中空等多种结构与轻质高强特性之间关系密切。这些生物轻质高强结构的优越性，启发了科研和工程人员采用结构仿生学的方法来对管状和板状两大类吸能结构进行设计优化和改进，进而对航空航天器性能进行进一步提升。随着研究的深入和技术的不断进步，这一创新结构将在更多领域实现更广泛的应用，为现代科技带来更多的惊喜与突破。
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