本書是一本介紹生物信息與仿生材料測試技術(shù)的教材,從生物信息與仿生材料測試技術(shù)在工程仿生領(lǐng)域,尤其是在仿生材料方面的地位與作用、所面臨的形勢和挑戰(zhàn)等方面,詳細(xì)論述了生物信息與仿生材料測試技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、關(guān)鍵技術(shù)和未來趨勢。全書共六章,包括緒論、生物信息與仿生材料測試技術(shù)基礎(chǔ)、典型生物功能材料表征測試技術(shù)、仿生結(jié)構(gòu)化材料表征測試技術(shù)、生物信息采集與生物識別測試方法、智能測試及其在生物信息采集中的應(yīng)用。本書內(nèi)容豐富,結(jié)構(gòu)清晰,術(shù)語規(guī)范,覆蓋面廣,通過學(xué)習(xí),學(xué)生可以掌握典型生物信息和仿生材料的測試原理和檢測方法,了解生物信息和仿生材料測試技術(shù)的發(fā)展動向,培養(yǎng)自身運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的實(shí)踐能力,為今后從事工程仿生、機(jī)械工程、仿生新材料等方面的研究奠定堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。
本書既可作為高等院校仿生科學(xué)與工程、機(jī)械、材料等相關(guān)專業(yè)的教材或輔導(dǎo)用書,也可作為科研人員和工程技術(shù)人員的參考書。
詳細(xì)論述了生物信息與仿生材料測試技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、關(guān)鍵技術(shù)和未來趨勢。
本書屬于任露泉院士領(lǐng)銜的新材料戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域十四五高等教育教材體系建設(shè)工作產(chǎn)生的系列教材之一。生物信息與仿生材料測試技術(shù)是近年來迅猛發(fā)展的高新技術(shù)之一,是在生命科學(xué)和信息科學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的,是生物、電子、機(jī)械、材料等多學(xué)科相互碰撞和交融的產(chǎn)物。隨著生物信息與仿生材料測試技術(shù)的發(fā)展,其在生命健康、新材料、機(jī)械、農(nóng)業(yè)等諸多領(lǐng)域中發(fā)揮著愈加重要的作用,并涌現(xiàn)出了大量新穎的檢測技術(shù)和檢測設(shè)備,展示出了十分廣闊的應(yīng)用前景。
本書是編者團(tuán)隊(duì)在所從事生物信息與仿生材料測試相關(guān)教學(xué)和科研工作的基礎(chǔ)上,加以歸納、總結(jié)、融合和提升編寫而成的。全書共六章,第一章概述了生物信息與仿生材料測試技術(shù)的基本概念、發(fā)展歷程、特點(diǎn)和發(fā)展趨勢;第二章介紹了生物信息與仿生材料測試基礎(chǔ)知識,包括傳感器的基本結(jié)構(gòu)、性能指標(biāo),以及改善傳感器檢測性能的方法;第三章介紹了典型生物功能材料跨尺度測試技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容,包括典型生物功能材料分類及特點(diǎn)、表面性能表征、力學(xué)性能表征的測試技術(shù)和應(yīng)用實(shí)例;第四章介紹了仿生結(jié)構(gòu)化材料表征測試技術(shù)相關(guān)內(nèi)容,包括仿生結(jié)構(gòu)化材料的基本概念、仿生結(jié)構(gòu)化材料的形貌結(jié)構(gòu)表征等相關(guān)測試技術(shù)和應(yīng)用實(shí)例;第五章從生物信息采集的物理、化學(xué)和生物識別三方面介紹了生物信息采集與生物識別測試方法;第六章介紹了智能測試技術(shù)及其應(yīng)用,包括智能傳感器基本概念、網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器、虛擬儀器、微納傳感器基本工作原理及應(yīng)用。
本書由齊江濤教授整理統(tǒng)稿,第一、二章由齊江濤、郭慧編寫,第三、四章由穆正知編寫,第五章由楊然兵、齊江濤、郭慧、張健編寫,第六章由丁晨琛編寫。
本書的編寫得到了新材料戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域十四五高等教育教材體系建設(shè)項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、吉林省中青年科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)卓越人才(團(tuán)隊(duì))項(xiàng)目等的支持,在此表示感謝。吉林大學(xué)教務(wù)處、吉林大學(xué)本科生院、吉林大學(xué)工程仿生重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、吉林大學(xué)生物與農(nóng)業(yè)工程學(xué)院也為本書的撰寫提供了支持,在此表示感謝。本書的編寫參考了其他相關(guān)作者的著作和論文,在此對這些著作和論文的作者深表感謝。
由于編者水平有限,本書難免有疏漏之處,敬請廣大讀者批評指正。
編者
目錄
前言
第一章緒論1
第一節(jié)生物信息與仿生材料測試技術(shù)
概述1
第二節(jié)生物信息與仿生材料測試技術(shù)的
發(fā)展4
第三節(jié)生物信息與仿生材料測試技術(shù)的
特點(diǎn)與發(fā)展趨勢15
本章習(xí)題17
第二章生物信息與仿生材料測試
技術(shù)基礎(chǔ)18
第一節(jié)傳感器的敏感材料與檢測技術(shù)18
第二節(jié)傳感器的基本結(jié)構(gòu)29
本章習(xí)題34
第三章典型生物功能材料表征測試
技術(shù)35
第一節(jié)典型生物功能材料分類及特點(diǎn)35
第二節(jié)形貌結(jié)構(gòu)顯微表征測試技術(shù)及
基本原理44
第三節(jié)物相成分表征測試技術(shù)及主要
特點(diǎn)48
第四節(jié)表面性能表征測試技術(shù)及分析
方法53
第五節(jié)綜合力學(xué)性能表征測試技術(shù)55
第六節(jié)生物功能材料表征測試技術(shù)綜合
應(yīng)用實(shí)例59
本章習(xí)題63
第四章仿生結(jié)構(gòu)化材料表征測試
技術(shù)64
第一節(jié)仿生結(jié)構(gòu)化材料概述64
第二節(jié)常見仿生結(jié)構(gòu)化材料表面性能
測試技術(shù)69
第三節(jié)多工況仿生結(jié)構(gòu)化材料力學(xué)性能
測試技術(shù)75
第四節(jié)熱力學(xué)性能表征測試技術(shù)及基本
原理78
第五節(jié)仿生結(jié)構(gòu)化材料表征測試技術(shù)綜合
應(yīng)用實(shí)例82
本章習(xí)題85
第五章生物信息采集與生物識別
測試方法86
第一節(jié)生物信息采集中的物理量測試
方法86
第二節(jié)生物信息采集中的化學(xué)量測試
方法145
第三節(jié)生物識別及其測試方法165
本章習(xí)題187
第六章智能測試及其在生物信息
采集中的應(yīng)用188
第一節(jié)智能傳感器188
第二節(jié)IEEE 1451標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)化智能
傳感器193
第三節(jié)基于ZigBee的生物信息無線
傳輸198
第四節(jié)生物信息采集中的模糊傳感器201
第五節(jié)插卡式測試系統(tǒng)203
第六節(jié)虛擬儀器及其在生物信息采集中的
應(yīng)用204
第七節(jié)微納傳感器207
本章習(xí)題208
參考文獻(xiàn)209