本書是一本介紹生物信息與仿生材料測試技術的教材,從生物信息與仿生材料測試技術在工程仿生領域,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,詳細論述了生物信息與仿生材料測試技術的發(fā)展現狀、關鍵技術和未來趨勢。全書共六章,包括緒論、生物信息與仿生材料測試技術基礎、典型生物功能材料表征測試技術、仿生結構化材料表征測試技術、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用。本書內容豐富,結構清晰,術語規(guī)范,覆蓋面廣,通過學習,學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的發(fā)展動向,培養(yǎng)自身運用所學知識解決實際問題的實踐能力,為今后從事工程仿生、機械工程、仿生新材料等方面的研究奠定堅實的理論基礎。
本書既可作為高等院校仿生科學與工程、機械、材料等相關專業(yè)的教材或輔導用書,也可作為科研人員和工程技術人員的參考書。
詳細論述了生物信息與仿生材料測試技術的發(fā)展現狀、關鍵技術和未來趨勢。
本書屬于任露泉院士領銜的新材料戰(zhàn)略性新興領域十四五高等教育教材體系建設工作產生的系列教材之一。生物信息與仿生材料測試技術是近年來迅猛發(fā)展的高新技術之一,是在生命科學和信息科學的基礎上發(fā)展而來的,是生物、電子、機械、材料等多學科相互碰撞和交融的產物。隨著生物信息與仿生材料測試技術的發(fā)展,其在生命健康、新材料、機械、農業(yè)等諸多領域中發(fā)揮著愈加重要的作用,并涌現出了大量新穎的檢測技術和檢測設備,展示出了十分廣闊的應用前景。
本書是編者團隊在所從事生物信息與仿生材料測試相關教學和科研工作的基礎上,加以歸納、總結、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的基本概念、發(fā)展歷程、特點和發(fā)展趨勢;第二章介紹了生物信息與仿生材料測試基礎知識,包括傳感器的基本結構、性能指標,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的相關內容,包括典型生物功能材料分類及特點、表面性能表征、力學性能表征的測試技術和應用實例;第四章介紹了仿生結構化材料表征測試技術相關內容,包括仿生結構化材料的基本概念、仿生結構化材料的形貌結構表征等相關測試技術和應用實例;第五章從生物信息采集的物理、化學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及其應用,包括智能傳感器基本概念、網絡化智能傳感器、虛擬儀器、微納傳感器基本工作原理及應用。
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)略性新興領域十四五高等教育教材體系建設項目、國家自然科學基金項目、吉林省中青年科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)卓越人才(團隊)項目等的支持,在此表示感謝。吉林大學教務處、吉林大學本科生院、吉林大學工程仿生重點實驗室、吉林大學生物與農業(yè)工程學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
概述1
第二節(jié)生物信息與仿生材料測試技術的
發(fā)展4
第三節(jié)生物信息與仿生材料測試技術的
特點與發(fā)展趨勢15
本章習題17
第二章生物信息與仿生材料測試
技術基礎18
第一節(jié)傳感器的敏感材料與檢測技術18
第二節(jié)傳感器的基本結構29
本章習題34
第三章典型生物功能材料表征測試
技術35
第一節(jié)典型生物功能材料分類及特點35
第二節(jié)形貌結構顯微表征測試技術及
基本原理44
第三節(jié)物相成分表征測試技術及主要
特點48
第四節(jié)表面性能表征測試技術及分析
方法53
第五節(jié)綜合力學性能表征測試技術55
第六節(jié)生物功能材料表征測試技術綜合
應用實例59
本章習題63
第四章仿生結構化材料表征測試
技術64
第一節(jié)仿生結構化材料概述64
第二節(jié)常見仿生結構化材料表面性能
測試技術69
第三節(jié)多工況仿生結構化材料力學性能
測試技術75
第四節(jié)熱力學性能表征測試技術及基本
原理78
第五節(jié)仿生結構化材料表征測試技術綜合
應用實例82
本章習題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量測試
方法145
第三節(jié)生物識別及其測試方法165
本章習題187
第六章智能測試及其在生物信息
采集中的應用188
第一節(jié)智能傳感器188
第二節(jié)IEEE 1451標準網絡化智能
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
應用204
第七節(jié)微納傳感器207
本章習題208
參考文獻209