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李岳 ...（等）著 著

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• 生物医学工程

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出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118090536

商品编码：29739768914

包装：平装

出版时间：2014-12-01

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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仿生自愈的未来：从生物智慧到工程奇迹 序言 生命，以其令人惊叹的适应性和自我修复能力，一直是人类智慧的源泉。从微观的细胞再生到宏观的肢体愈合，生物体展现出的强大修复机制，激发着科学家们对材料科学、工程学乃至医学领域的深刻思考。本书《仿生自愈的未来：从生物智慧到工程奇迹》旨在深入探索仿生自愈技术的前沿进展，解析其背后的生物学原理，并展望其在各个领域的广阔应用前景。本书将带领读者穿越生物学的奥秘，抵达工程学的创新前沿，揭示如何从大自然的鬼斧神工中汲取灵感，创造出能够自主感知损伤、并进行自我修复的智能材料与结构。 第一章：生命的自愈密码——生物学基础 万物有灵，生命尤甚。本书将首先深入剖析生物体卓越的自愈能力，揭示其隐藏的“密码”。我们将从细胞层面开始，探讨细胞如何感知损伤、启动修复信号通路，以及细胞增殖、分化和迁移在组织修复中的关键作用。 细胞损伤的感知与响应： 细胞如何识别裂伤、化学损伤或氧化应激？我们将介绍细胞膜损伤的检测机制，例如钙离子内流、信号蛋白的释放；以及细胞内损伤的信号转导途径，包括DNA修复机制、应激响应蛋白的激活等。 再生与修复的分子机制： 从简单的伤口愈合到复杂的肢体再生，生物体拥有着令人惊叹的再生能力。本书将深入研究在伤口愈合过程中起主导作用的生长因子、细胞因子和细胞外基质的动态重塑。例如，我们将会讨论成纤维细胞生长因子（FGF）、转化生长因子-β（TGF-β）等在细胞增殖和组织形成中的作用，以及整合素和纤连蛋白等在细胞迁移和粘附中的重要性。 免疫系统的修复角色： 免疫系统并非仅仅是抵御病原体的卫士，它在组织修复过程中也扮演着至关重要的角色。我们将探讨巨噬细胞、中性粒细胞等免疫细胞如何清除坏死组织、释放促愈合信号，以及免疫抑制在慢性伤口愈合中的影响。 干细胞与再生医学的启示： 干细胞作为一种具有分化潜能的特殊细胞，为生物体的修复提供了强大的动力。本书将介绍不同类型的干细胞（如胚胎干细胞、成体干细胞）及其在组织再生中的应用潜力，并探讨如何诱导或利用干细胞来促进受损组织的修复。 自然界的仿生典范： 我们将通过分析自然界中拥有强大自愈能力的生物体，如蝾螈的肢体再生、海星的断臂重生、植物的伤口愈合等，来提炼出其自愈策略的核心要点。例如，蝾螈在肢体截断后，能够形成芽基，并有调控基因表达的机制，使其重新生成完整的肢体，这为我们设计人工自愈材料提供了宝贵的思路。 第二章：模仿与超越——仿生自愈材料的设计原理 将生物体的自愈智慧转化为工程学的实际应用，是仿生自愈技术的核心挑战。本章将聚焦于仿生自愈材料的设计原理，探讨如何模仿生物体的机制，创造出具有自主修复功能的先进材料。 损伤检测机制的仿生： 生物体能够敏锐地感知损伤，仿生材料也需要具备类似的“感知”能力。我们将介绍几种仿生损伤检测机制： 微胶囊与血管网络仿生： 类似于生物体内的血管系统，可以将愈合剂储存在微胶囊中，当材料发生裂纹时，微胶囊破裂释放愈合剂，并在催化剂的作用下快速固化。我们将深入探讨微胶囊的设计、壁材的选择以及愈合剂的储存与释放。 传感器的集成： 将微型传感器集成到材料中，实时监测应力、形变等物理参数，一旦超过阈值，则触发修复机制。这涉及到传感器材料的选择、集成技术以及信号处理。 化学指示剂与变色材料： 利用化学反应或光学效应，当材料受损时，能够通过颜色变化或其他视觉信号来指示损伤位置和程度。 愈合机制的仿生： 如何模拟生物体的愈合过程？本书将详细阐述几种主要的仿生愈合策略： 化学自愈： 利用可逆共价键、超分子自组装等化学原理，使断裂的材料链能够重新连接。例如， Diels-Alder反应、硫醇-烯点击化学等在可逆自愈材料中的应用。 嵌入式修复： 将愈合剂或自愈前驱体预先嵌入到材料的微观结构中，损伤发生时释放并引发修复。 微流控与循环修复： 借鉴生物体内的循环系统，设计具有内部微通道的网络，持续供应愈合剂，实现多次修复。 相变与形状记忆： 利用材料的相变或形状记忆效应，在一定条件下（如加热）材料能够恢复原状，修复损伤。 自愈材料的结构设计： 材料的宏观和微观结构对其自愈性能至关重要。我们将讨论如何通过层状结构、多孔结构、复合材料等设计，优化自愈剂的分布、扩散和反应，提高修复效率和材料的整体性能。 驱动因素的选择： 触发自愈过程的驱动因素多种多样，从内源性的化学反应到外源性的热、光、电、磁刺激。本书将分析不同驱动因素的优缺点，以及如何根据具体应用场景选择最合适的驱动方式。 第三章：技术前沿与挑战——材料创新与工程实现 仿生自愈技术的实现不仅仅是材料的设计，更需要先进的制造技术和对材料性能的深入理解。本章将聚焦于技术前沿，探讨目前面临的挑战以及未来的发展方向。 高分子聚合物的自愈： 高分子材料是仿生自愈技术最活跃的研究领域之一。我们将深入探讨不同类型高分子（如环氧树脂、聚氨酯、丙烯酸酯）的自愈机理，以及如何通过分子设计和交联网络调控其愈合性能。 可逆交联网络的构建： 利用动态共价键（如二硫键、硼酸酯键）或非共价相互作用（如氢键、π-π堆积），构建能够在损伤后重新形成的交联网络，实现材料的自愈。 纳米复合材料的自愈： 将纳米粒子（如碳纳米管、石墨烯、纳米粘土）引入高分子基体，不仅可以提高材料的力学性能，还可以作为自愈的催化剂或载体。 金属与陶瓷的自愈： 尽管挑战更大，金属和陶瓷的自愈技术也取得了显著进展。我们将介绍： 金属合金的自愈： 利用相变、扩散、焊料等原理，实现金属材料的损伤修复。例如，在铝合金中引入低熔点合金颗粒，在损伤后加热熔化填补裂纹。 陶瓷材料的自愈： 陶瓷材料的脆性是其应用的一大限制。研究人员正在探索利用晶界扩散、氧化物形成、甚至生物矿化等机制，赋予陶瓷自愈能力。 智能结构的自愈： 将自愈技术应用于更复杂的工程结构，如桥梁、飞机、电子设备等，需要多学科的协同。我们将讨论： 自愈涂层： 开发具有自愈功能的涂层，能够修复基材的微小损伤，延长结构的使用寿命。 自愈复合材料： 将自愈机制集成到复合材料的纤维、基体或界面中，实现更广泛的修复。 功能性自愈： 除了修复结构完整性，还能恢复材料的原有功能，如导电性、导热性等。 面临的挑战与未来展望： 愈合效率与速度： 如何在保证高效愈合的同时，缩短修复时间，满足实际应用的需求？ 多次修复能力： 如何设计能够进行多次修复的材料，实现长期有效的自我维护？ 环境适应性： 材料的自愈性能是否能在极端温度、湿度、化学腐蚀等恶劣环境下保持？ 成本效益与规模化生产： 如何降低自愈材料的生产成本，实现大规模商业化应用？ 可靠性与寿命预测： 如何准确评估自愈材料的修复效果和使用寿命？ 第四章：应用前景与社会影响——革新生产与生活 仿生自愈技术的潜力巨大，其应用将深刻改变我们生产和生活的方式，带来前所未有的便利与安全。 航空航天领域： 减轻飞机结构重量，提高抗疲劳性能，降低维护成本。自愈材料可以修复微裂纹，防止其扩展，大大提升航空安全。 汽车工业： 提高汽车部件的耐久性，减少碰撞损伤带来的维修费用。例如，自愈车漆可以修复轻微划痕，自愈轮胎可以修补微小漏气。 土木工程： 延长基础设施（如桥梁、隧道、建筑物）的使用寿命，降低维护成本，提高安全性。自愈混凝土可以修复裂缝，防止钢筋锈蚀。 电子器件： 制造更耐用、更可靠的电子设备。自愈导线和电路板可以修复断裂，延长电子产品的寿命。 医疗健康： 生物医用材料： 开发具有自愈功能的植入物、支架和组织工程材料，加速组织再生，减少排异反应。 药物递送系统： 设计可响应损伤的智能药物递送系统，在损伤部位精准释放药物。 能源领域： 提高太阳能电池板、风力涡轮叶片等能源设备的可靠性和耐久性。 日常消费品： 创造更耐用、更易于维护的日常用品，如家具、服装、运动器材等。 结论 《仿生自愈的未来：从生物智慧到工程奇迹》不仅是一本介绍技术进展的书籍，更是一次关于生命智慧与工程创新的深度探索。本书将引领读者认识到，大自然并非遥不可及的神迹，而是蕴藏着无数解决人类技术难题的灵感宝库。通过理解生命的自愈密码，并将其巧妙地转化为工程学的解决方案，我们正在开启一个全新的材料时代——一个能够自我修复、自我维护、并且更加智能化的时代。本书的出版，旨在激发更多科学家、工程师、学生乃至社会大众对仿生自愈技术的关注和兴趣，共同推动这一革命性技术的发展，为人类创造一个更安全、更可持续、更美好的未来。

评分☆☆☆☆☆

这部作品的叙事张力着实令人难以捉摸，作者似乎有意构建了一个宏大却又处处留白的叙事空间。故事的主线围绕着一个未被明确定义的“核心事件”展开，所有人物的行动都像是被某种无形的力量牵引着，朝着一个既定的终点移动，但这个终点究竟是什么，我们只能从碎片化的对话和环境描写中去拼凑。这种叙事手法，初看之下略显晦涩，需要读者付出极大的耐心和专注力去梳理时间线和人物动机。尤其是在描述那些涉及群体心理和非理性行为的部分时，笔触细腻得近乎冷酷，仿佛将人性的幽暗角落赤裸裸地摊开在你面前，让你无法回避。读到后半段，我甚至开始怀疑作者是否刻意模糊了“真实”与“虚构”的界限，每一次以为自己掌握了关键线索时，情节总会突然转向一个完全意想不到的方向，这种智力上的博弈感，让阅读过程充满了挑战，也带来了独特的智识上的愉悦。尽管如此，我个人认为，如果作者能在某些关键转折点上给予更坚实的情感锚点，而不是仅仅依赖智力上的解谜，或许能让更广泛的读者群体产生更深层次的共鸣。总而言之，这是一本需要“二刷”甚至“三刷”才能真正体会其深意的作品。

评分☆☆☆☆☆

作者对于场景氛围的营造能力，简直达到了令人窒息的程度，特别是对那些带有工业痕迹和未来颓败感的都市景观的描绘，如同油画般厚重且富有质感。书中的环境不仅仅是背景板，它本身就是一个活生生的角色，充满了隐喻和暗示。例如，他对光线和阴影的运用，总是能够精准地捕捉到角色内心深处的焦虑和不安。书中有一段描写，涉及到一个被废弃的中央数据处理中心，那段文字中对金属的锈蚀、电子元件的微弱闪烁，以及空气中弥漫的尘埃味道的刻画，简直让人身临其境，仿佛能闻到那种特有的、混合着机油和腐败物的气息。这种极致的细节描写，反而衬托出人物命运的渺小和无力。然而，我稍微觉得有些美中不足的是，作者似乎过于沉迷于描绘这种宏大的、冰冷的外部世界，以至于对角色的内心独白和情感起伏的描写略显克制和疏离。我期待在如此强烈的环境压迫下，能看到更剧烈的情感爆发，而不是仅仅停留在冷静的观察层面。但这或许也是作者的风格所在，即用环境的压倒性来消解个体的声音。

评分☆☆☆☆☆

这部小说的对话设计堪称一绝，充满了张力和潜台词。角色之间的交流很少是直截了当的，更多的是一种语言的试探和防御。很多关键信息都不是通过直接陈述得知的，而是藏在那些看似无关紧要的寒暄、沉默，或者突然插入的专业术语之中。这要求读者必须时刻保持警惕，去解读字里行间那些未被说出口的部分。我特别欣赏作者在处理不同阶层人物对话时的差异化处理，例如，上层社会成员的言谈举止中流露出一种经过精密计算的优雅和傲慢，而底层人物的交流则充满了粗粝和生存的智慧。然而，这种高度风格化的语言也带来了一定的阅读障碍，尤其是在一些涉及复杂哲学思辨的段落，对话变得过于冗长和晦涩，读起来需要反复咀嚼，几次差点因为跟不上思路而感到挫败。不过，一旦成功破译了某段对话的深层含义，那种豁然开朗的体验又是无与伦比的，这无疑是一场智力上的盛宴，但绝不是为所有口味准备的。

评分☆☆☆☆☆

这本书展现出一种对技术伦理和人类身份认同的深刻反思，尽管它并没有直接给出任何答案，而是通过一系列极端的假设情境来拷问读者的良知。作者并没有将技术描绘成简单的工具或救赎，而是将其视为一种具有自我意志的、可能吞噬人类本质的复杂系统。故事中对于“记忆的数字化”以及“意识的备份”这些概念的探讨，极其尖锐和富有前瞻性。我印象最深的是主角在面对一个近乎完美的“复制体”时所产生的身份危机，那段描写真实到令人不安，引发了我对自己“我是谁”的深层思考。这种对存在本质的探讨，使得整部作品的基调显得沉重而肃穆。但这种深刻性也带来了一个副作用，那就是情节的推进速度明显慢于理论的探讨速度，有时感觉更像是一部长篇的哲学论文被包裹在小说外壳里。尽管如此，对于那些对未来学、哲学思考有浓厚兴趣的读者来说，这本书无疑是一剂强效的催化剂，它会让你在合上书本很久之后，仍然在脑海中反复咀嚼那些冰冷而精确的思辨。

评分☆☆☆☆☆

从结构上看，这部作品采用了非常非线性的叙事结构，时间仿佛是被打碎了又随意重组的碎片。章节之间跳跃极大，有时是几十年前的回忆，有时是几分钟后的即时行动，这无疑增加了阅读的难度，但也极大地增强了宿命感和循环往复的历史感。作者似乎在试图告诉我们，在宏大的历史进程面前，个体的悲剧是如何不断重演的。我特别喜欢作者在章节末尾设置的那些“钩子”，它们不是传统意义上的悬念，而更像是一种哲学性的提问，让你不得不停下来思考当前阅读到的内容和之前的情节之间的潜在联系。这种结构上的实验性，显示了作者强大的掌控欲和叙事野心。唯一的遗憾是，这种高度碎片化的处理，在某些需要情感积累的关键情节上，使得情感冲击力打了折扣。读者需要自己动手去弥补那些被故意省略掉的连接点，这需要付出额外的认知努力，对于寻求纯粹故事体验的读者来说，可能会感到不够“友好”。