胚胎型仿生自修复技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 在线阅读 2026

基本信息

书名：胚胎型仿生自修复技术

定价：58.00元

作者：李岳 ... 著

出版社：国防工业出版社

出版日期：2014-12-01

ISBN：9787118090536

字数：

页码：

版次：5

装帧：平装

开本：大32开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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　　《胚胎型仿生自修复技术》首先介绍了胚胎型仿生自修复硬件的研究现状与发展趋势，然后分别从原核和真核两个方面对仿生自修复硬件涉及的生物学原理进行了研究探讨，以此为基础，重点论述了胚胎仿生自修复硬件的基本原理和硬件结构，并分别以4×4的乘法器、FIR滤波器和模糊控制器为对象，研究了基于FPGA的仿生自修复硬件、真核仿生阵列和内分泌仿生阵列的设计和实现方法。
　　本书适合于电子系统设计人员及相关研究人员阅读，也可作为电子系统设计、微电子与纳米技术、可靠性设计与维修工程等相关专业研究生和高年级本科生的教材或参考书。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《胚胎型仿生自修复技术》图书简介 引言 在浩瀚的自然界中，生命体的发育与存续，始终伴随着一种令人惊叹的机制——自修复。从受伤的皮肤迅速愈合，到断裂的骨骼重新连接，再到植物枝干的再生，生命展现出的强大适应性和自我维护能力，是无数科学探索者梦寐以求的智慧源泉。而在这其中，胚胎发育阶段所呈现出的高效、精准且有序的修复与重塑能力，更是为我们揭示了生命潜能的极致。本书《胚胎型仿生自修复技术》正是以此为切入点，深度挖掘胚胎发育过程中蕴含的自修复奥秘，并将其升华为一套前沿的仿生技术理念与实践。 本书并非对现有研究成果的简单罗列，而是试图构建一个全新的理论框架，以胚胎发育为原型，探索如何设计、构建和应用能够模拟甚至超越生物体自修复能力的智能材料与系统。我们将目光聚焦于那些在胚胎发育早期，细胞如何通过精确的信号通路、物质传递以及组织重塑，应对损伤、逆境，并最终完成形态构建与功能形成的微妙过程。这些过程，远比成人体内的修复机制更为基础、更为普遍，也因此蕴藏着更为普适性的规律与原理。 核心概念与理论框架 《胚胎型仿生自修复技术》的核心在于“胚胎型”与“仿生自修复”的深度融合。 胚胎型（Embryonic Type）： 我们所说的“胚胎型”，并不仅仅指代生物体的胚胎阶段，更强调其背后的内在机制与哲学。这包括： 高可塑性与分化潜能： 胚胎细胞拥有极高的可塑性，能够在精确的信号指引下分化成各种组织和器官。这种潜能并非仅限于发育时期，其原理可以映射到材料的“响应性”与“可重构性”。 指令式修复与构建： 胚胎发育并非随机过程，而是由一套精密的基因调控网络和信号通路驱动的。修复与构建同样遵循着明确的“指令”，而非被动的适应。 整体性与动态平衡： 胚胎发育是一个整体过程，局部损伤的修复与整体发育的进程需要协同进行。这提示我们在设计自修复系统时，应考虑其整体性能和动态平衡。 能量效率与资源优化： 胚胎发育在有限的能量和物质条件下，实现了高效的生长与修复。仿生系统应追求类似的能量利用效率和资源节约。 仿生自修复（Biomimetic Self-Healing）： 指通过观察、模仿和应用生物体的自修复机制，来设计具有自我修复能力的材料、结构和系统。具体而言，本书将重点探讨： 损伤感知与信号传递： 生物体会感知损伤，并激活一系列信号通路来启动修复。仿生材料需要模拟这种“感知”能力，例如通过内部应力变化、化学物质释放等方式。 修复单元的响应与激活： 胚胎修复涉及细胞的分裂、迁移、分化等。仿生修复则需要预设的修复单元（如微胶囊、血管网络、活性成分）能够被激活并响应损伤。 物质输运与结构重塑： 胚胎通过营养物质的输送和细胞的有序排列来构建新的组织。仿生系统需要机制来将修复物质输送到损伤区域，并重塑局部结构。 功能恢复与适应性： 最终目标是使受损部分恢复原有功能，甚至在某些情况下产生更优的适应性。 本书结构与内容纲要 《胚胎型仿生自修复技术》将围绕上述核心概念，构建以下章节体系： 第一部分：胚胎发育的自修复智慧 1. 生命起源的修复力： 回溯生命的早期阶段，探讨单细胞生物乃至更早期的生命形式如何应对环境压力与损伤。 2. 细胞层的自我维护与再生： 深入剖析细胞内部的DNA修复机制、蛋白质稳态以及细胞器更新等基础生命过程。 3. 组织与器官的胚胎重塑： 重点研究胚胎发育过程中，细胞如何通过迁移、增殖、凋亡、分化以及细胞外基质的重塑，实现精确的组织构建与形态发生。 信号通路在发育与修复中的作用： 介绍Wnt、Notch、Hedgehog等关键信号通路如何在胚胎发育和潜在修复过程中扮演指令性角色。 干细胞与祖细胞的贡献： 探讨干细胞和祖细胞在胚胎修复与再生中的分化潜能和归巢机制。 细胞外基质的动态响应： 分析细胞外基质在力学支撑、信号传导和组织重塑中的动态变化。 4. 损伤识别与修复响应的协同： 阐述胚胎发育中，损伤的识别、信号的传递以及修复反应的启动是如何协同完成的。 微环境与信号的相互作用： 探讨化学信号、机械信号以及细胞间相互作用如何共同调控修复过程。 能量代谢与资源分配： 分析胚胎在有限资源下如何高效地分配能量以支持损伤修复和正常发育。 第二部分：仿生自修复技术的理论基础与设计原理 5. 从生命到材料的原理迁移： 提出将胚胎型修复原理迁移至无机材料与工程系统中的理论框架。 概念模型： 构建“损伤感知-信号传递-修复响应-功能恢复”的仿生自修复通用模型。 设计哲学： 强调“指令式”与“全局协调”的设计理念。 6. 仿生修复单元的设计： 微胶囊与血管网络的仿生： 介绍如何设计能够封装修复物质并按需释放的微胶囊，以及模拟生物体血管网络输送修复剂的微通道系统。 响应性聚合物与智能凝胶： 探讨如何利用pH、温度、应力等环境变化触发修复反应的聚合物和凝胶材料。 活性物质的引入与调控： 研究如何将具有催化、粘合、生长等功能的活性物质引入修复体系，并对其进行精确调控。 7. 损伤感知与信号传递的仿生实现： 内在感知机制： 设计材料内部的应力传感器、裂纹传播检测器等。 化学信号模拟： 利用特定化学物质的释放或响应来模拟生物信号。 自适应网络： 探索具有信息传递与处理能力的自适应网络结构。 8. 结构重塑与功能恢复的仿生路径： 材料层面： 介绍能够填充裂纹、恢复力学性能的自愈合涂层、复合材料等。 系统层面： 探讨如何设计能够进行局部重构、甚至整体适应性优化的智能结构。 能量与资源考量： 讨论如何实现低能耗、高效率的仿生修复。 第三部分：胚胎型仿生自修复技术的应用前沿与未来展望 9. 高性能材料与结构： 航空航天与汽车： 提升结构疲劳寿命，减少维护成本，应对极端环境损伤。 基础设施： 桥梁、建筑等结构的长期耐久性与安全性提升。 电子器件： 修复微小裂纹，保证信号完整性，延长使用寿命。 10. 医疗健康领域： 生物组织工程与再生医学： 模拟胚胎组织构建与修复过程，用于人造器官、骨骼与软骨修复。 药物递送系统： 基于仿生原理，设计智能响应的药物载体，实现精准靶向递送。 植入物与医疗器械： 提升生物相容性，促进组织整合，并具备一定的自我修复能力。 11. 能源与环境技术： 新能源器件： 提高太阳能电池、储能器件的稳定性和寿命。 环境保护： 开发能够自我修复的污染物吸附材料或催化剂。 12. 伦理、挑战与未来方向： 技术可行性与成本效益： 探讨现有技术的局限性与商业化推广的挑战。 安全性与环境影响： 评估仿生自修复技术对环境和人类健康潜在的影响。 跨学科合作与创新： 强调材料科学、生物学、工程学、计算科学等领域的协同。 未来研究热点： 展望更高级别的仿生自修复，如记忆材料、具备进化能力的修复系统等。 结语 《胚胎型仿生自修复技术》旨在开启一个全新的研究视角，将对生命最原始、最基础的修复智慧进行深度挖掘与转化。它不仅仅是一本技术手册，更是一份关于生命潜能、工程智慧与未来创新的探索报告。通过本书，我们希望能够激发更多科研人员与工程师的灵感，推动仿生自修复技术的跨越式发展，最终为人类社会的可持续发展贡献力量。我们相信，对胚胎型自修复奥秘的理解越深入，我们所能创造的“永续”技术就越接近现实。