胚胎型仿生自修复技术 9787118090536 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

基本信息

书名:胚胎型仿生自修复技术

：58.00元

售价：42.3元,便宜15.7元,折扣72

作者:李岳

出版社：国防工业出版社

出版日期：2014-08-01

ISBN：9787118090536

字数：166000

页码：184

版次：1

装帧：平装

开本：大32开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

内容提要

　　《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

作者介绍

文摘

序言

仿生材料的边界与未来：从微观结构到宏观应用 序言 在人类漫长的文明进程中，我们从未停止对自然界的模仿与学习。从远古时代借用动物的形态制作工具，到现代科学将生命体的精妙机制引入工程设计，仿生学始终是我们探索未知、解决难题的重要途径。而在这其中，“仿生材料”以其独特的视角，将目光投向了生命体最基础、最核心的构成单元——细胞与组织，试图理解并复现它们在物质世界中的神奇表现。本书《仿生材料的边界与未来》便是一次对这一前沿领域深入的探索与描绘。 本书并非聚焦于单一的技术方向，而是力图构建一个更为宏观的视野，展现仿生材料学如何跨越学科界限，融汇生物学、化学、物理学、材料科学及工程学等多个领域，共同勾勒出未来材料发展的壮丽图景。我们将从构成生命的微观世界出发，审视生物体如何通过精巧的分子组装、自组织以及对损伤的响应，形成具有强大适应性和鲁棒性的结构。随后，本书将逐层深入，解析这些微观机制如何在宏观材料设计中得到借鉴与应用，最终催生出具有革命性潜力的“仿生材料”。 第一章：生命的基石——细胞、组织与自组织 生命之所以能够繁荣昌盛，离不开其微观层面令人惊叹的设计。本章将聚焦于生命的“基石”——细胞，探讨其作为基本功能单元的特性。我们将解析细胞膜的动态结构、细胞骨架的力学支撑作用，以及细胞内各种生物分子的精密协调。更重要的是，我们将深入研究“自组织”这一生命现象。自组织是指一个系统在没有外部指令的情况下，通过局部单元之间的相互作用，自发地形成有序结构和功能的现象。例如，蛋白质的折叠、细胞器的形成，甚至整个胚胎的发育，都体现了高度的自组织能力。我们将分析自组织的普遍规律，如涌现性、非线性动力学以及信息传递机制，为后续的材料设计提供理论基础。 第二章：从自然中汲取的智慧——生物矿化与超分子组装 自然界是无数精巧设计的宝库。本章将从两个关键的生物学过程——生物矿化与超分子组装——中汲取灵感。生物矿化是指生物体在生理条件下，通过有机基质的引导，精确控制无机矿物的晶体生长、形貌和取向，形成坚固且轻质的复合材料的过程，如骨骼、牙齿和贝壳。我们将剖析生物矿化过程中有机基质（如胶原蛋白、多糖）的作用，以及离子浓度、pH值等环境因素的调控机制。 与此同时，超分子组装则揭示了分子如何通过非共价键（如氢键、范德华力、π-π堆积）自发地结合，形成比单个分子更复杂的结构。DNA的双螺旋结构、蛋白质的折叠，乃至病毒的外壳，都是超分子组装的典范。本章将探讨超分子化学的基本原理，以及如何利用这些原理在人工系统中诱导分子自组装，从而构建具有特定结构和功能的纳米材料。 第三章：损伤的艺术——生物体内的修复机制 生命的韧性很大程度上体现在其非凡的修复能力上。本章将深入研究生物体在面对损伤时所展现出的各种修复机制。从最基础的细胞损伤修复，如DNA损伤修复、细胞凋亡与再生，到组织级别的修复，如伤口愈合、骨折愈合，甚至器官的代偿性增生，生物体都展现出令人惊叹的自适应与自愈能力。我们将分析这些修复过程中的关键分子信号通路、细胞因子以及信号转导网络。 特别地，我们将关注生物体如何精确地感知损伤、招募修复单元、清除损伤区域的坏死组织，并在精确的空间和时间尺度上进行新组织的构建。例如，血小板的聚集形成血栓以止血，成纤维细胞分泌胶原蛋白以填充伤口，以及血管内皮细胞增生以供应营养。这些过程的协同作用，最终使得生物体能够在损伤后恢复甚至超越原有的功能。 第四章：仿生材料的设计原理与策略 在理解了生命的微观奥秘之后，本章将聚焦于如何将这些智慧转化为人工材料的设计原理与策略。我们将探讨仿生材料设计的核心理念，即“模仿自然，超越自然”。设计的目标不仅仅是简单地复制自然结构，而是理解其背后的功能实现机制，并在此基础上进行创新。 我们将介绍几种关键的设计策略： 结构模仿： 直接借鉴自然材料的微观、介观或宏观结构，例如模仿海绵的孔隙结构来设计轻质高强的多孔材料。 组分模仿： 模仿自然材料的组成成分，但可能采用人工合成的材料来替代，例如模仿骨骼的矿物-有机复合结构，但使用陶瓷和聚合物。 功能模仿： 重点模仿生物体在特定环境下的功能表现，例如模仿叶片的光合作用来设计人工光合材料，或者模仿皮肤的触觉感知能力来设计智能传感器。 过程模仿： 模仿生物体在材料形成过程中的自组织、自修复等动态过程，例如利用DNA自组装来构建复杂的纳米结构。 本章还将讨论设计过程中需要考虑的关键因素，如材料的生物相容性、可降解性、力学性能、环境响应性以及加工制造的挑战。 第五章：仿生材料的应用前沿——从组织工程到能源领域 仿生材料的终极目标是解决现实世界中的挑战。本章将展示仿生材料在各个领域的广泛应用前景。 组织工程与再生医学： 仿生支架材料能够模拟细胞外基质，为细胞生长、分化和组织再生提供理想的微环境。我们将探讨仿生水凝胶、多孔陶瓷以及天然生物材料（如胶原蛋白、壳聚糖）在骨骼、软骨、皮肤、神经甚至心脏组织工程中的应用。 药物递送系统： 仿生纳米载体能够靶向病灶，实现精确的药物释放，提高疗效并降低副作用。例如，仿生细胞膜包裹的纳米粒能够模拟细胞行为，实现免疫逃逸和靶向递送。 生物传感器与诊断技术： 模仿生物分子识别机制，设计高灵敏度、高选择性的生物传感器，用于疾病诊断、环境监测和食品安全检测。 能源与环境： 模仿光合作用实现人工光能转化，仿生材料在提高太阳能电池效率、催化剂设计以及海水淡化等方面也展现出巨大潜力。 智能材料与机器人： 借鉴生物体对外界刺激的响应，开发具有感知、决策和执行能力的智能仿生材料，为下一代软体机器人、可穿戴设备等提供核心技术。 第六章：面临的挑战与未来展望 尽管仿生材料的研究取得了令人振奋的进展，但前进的道路上依然充满挑战。本章将深入探讨当前面临的主要困难，包括： 复杂性的理解与模拟： 生物系统的高度复杂性使得完全复制其功能仍然是一个巨大的挑战。如何更精确地理解并模拟生物体的分子机制，是未来的关键。 可控的合成与制造： 如何在宏观尺度上可控地复制生物体微观层面的精密结构和功能，大规模、低成本地制造仿生材料，是实际应用的重要瓶颈。 长期稳定性与生物安全性： 仿生材料在人体内或复杂环境中的长期稳定性和生物安全性需要更深入的研究和验证。 跨学科的融合与协作： 仿生材料的发展离不开生物学、化学、物理学、工程学等多个学科的深度交叉与协作。如何打破学科壁垒，促进信息与技术的共享，是推动该领域发展的关键。 最后，本章将对仿生材料的未来发展方向进行展望。我们预见，未来的仿生材料将更加智能化、集成化，能够具备主动感知、自适应、自修复等高级功能。它们将深刻地改变我们的医疗保健、能源利用、环境保护以及人机交互等各个方面，开启一个全新的材料时代。 结语 《仿生材料的边界与未来》旨在为读者提供一个全面而深入的视角，理解仿生材料学如何从对生命奥秘的探求，走向解决现实世界问题的强大驱动力。通过借鉴生命体最根本的设计智慧，我们正以前所未有的方式塑造着材料的未来，并将不断拓展人类科技的边界。