仿生材料

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出版者:化学工业出版社
作者:崔福斋等编
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:2004-05-28
价格:25.0
装帧:平装
isbn号码:9787502554453
丛书系列:
图书标签:
  • 材料学
  • 材料
  • 影响的物理科学
  • 仿生学
  • 仿生
  • 仿生学
  • 生物材料
  • 材料科学
  • 生物医学工程
  • 工程学
  • 交叉学科
  • 新材料
  • 生物启发
  • 功能材料
  • 纳米材料
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具体描述

生物是一个神奇的工程师,它举手捉足之间就能把一些极其普通的元素组合成优异性能的精妙结构的科学艺术作品,其神妙足以令当世最杰出的材料科学家汗颜。正是生物的这种魔术般的材料制备艺术激发了科学家的灵感,把材料科学引入到一个仿生的新世界。本书是“高新技术科普丛书”之一,扼要介绍了材料仿生,包括模仿天然材料的结构特征的结构仿生、模仿生物体中形成材料的过程仿生和模拟生物材料和系统功能的功能仿生。本书适用于在生物材料、复合加工和纳米科技领域从事研发工作的研究人员、技术人员、管理人员等阅读,同时,也可供大专院校相关专业的师生参考。

《仿生材料》是一部深度探索自然界如何巧妙设计和构建物质的引人入胜的著作。本书并非直接介绍“仿生材料”这一概念本身,而是将读者带入一个广阔而精妙的微观世界,揭示生命体在亿万年的演化过程中,是如何以令人惊叹的效率和多样性,解决各种工程学难题,并由此诞生的独特结构、机制与功能。 本书的核心在于“借鉴”与“启示”。我们摒弃了枯燥的工程术语和复杂的理论推导,转而以一种更为直观、更具故事性的方式,呈现自然界中的“工程师”——生物体,是如何在不同的环境中,为生存、繁殖和繁衍而进化出那些我们今天看来无比高效的解决方案。 第一部分:生命的结构密码——从宏观到微观的惊艳设计 在这一部分,我们将首先从宏观层面,审视那些令人过目难忘的自然造物。例如,我们会深入分析蝴蝶翅膀绚丽色彩的来源,并非简单的色素叠加,而是精妙的光子晶体结构;我们会解构蜘蛛丝的惊人韧性和弹性,它如何在极细的丝线上承载巨大的重量,并且在受力后能够大幅度伸展而不断裂;我们会探究荷叶表面为何能保持干燥洁净,其微观的凹凸结构是如何实现高效的自清洁效应。 随后,我们将聚焦于微观世界的奇迹。本书会详细阐述细胞膜的动态结构,它如何精确地控制物质的进出,维持细胞内部的稳定环境;我们会剖析骨骼的内部结构,它为何能够做到既坚固又轻盈,并且在承受压力时能进行自我修复;我们会观察肌肉纤维的协同运动,它是如何将化学能高效地转化为机械能,驱动生物体的运动。 第二部分:物质的智慧——功能层面的仿生洞察 本部分将目光投向生物体在特定功能实现上的智慧。我们会研究贝壳为何如此坚硬耐磨,其层层叠叠的矿物与有机物的复合结构,是否为我们提供了设计更耐用材料的思路;我们会分析鱼鳔的浮力调节机制,它是如何通过改变内部气体含量来实现精确的沉浮控制,这对于潜水器和水下机器人的设计具有何种启示;我们会探讨植物根系在土壤中的生长方式,它们如何能深入地下,高效地吸收水分和养分,其分叉和渗透的策略是否能启发我们设计更有效的输水管道或土壤改良技术。 本书还会深入到分子层面,探讨生物体内催化反应的酶。我们会理解酶为何能以极高的效率和选择性地完成化学反应,其复杂的蛋白质三维结构和活性位点是如何协同作用的,这对于设计高效的化学催化剂具有何种意义。 第三部分:超越材料本身——系统性的启示 《仿生材料》的价值不止于单一材料的借鉴。本书还将引导读者思考,自然界中的生物系统是如何进行整体协同和适应性进化的。我们会观察鸟类的飞行,不仅仅是翅膀的设计,还包括羽毛的排布、骨骼的空心结构、呼吸系统的效率等一系列协同进化的结果;我们会审视珊瑚礁的生态系统,它是如何通过不同物种的相互作用,构建一个稳定且富有活力的环境,这对于我们理解复杂系统的设计和管理具有何种借鉴意义。 本书旨在激发读者对于自然界“设计”的敬畏之心,并从中汲取灵感,但并非直接提供“仿生材料”的制作指南或配方。读者将通过本书,深刻理解自然界在结构、功能、效率、自修复、能源利用等方面的卓越智慧,从而拓展思维边界,在各自的领域内,以一种全新的视角去审视和解决问题。这本书,是对生命之“道”的探索,是对物质之“魂”的追寻。它邀请您一同走进大自然的实验室,去发现那些隐藏在生命体中的、等待被我们理解和启发的“秘密”。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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这本书的封面设计简直是一场视觉的盛宴,那种深邃的蓝色调配上精致的几何图案,让人一眼就感觉充满了科技感和未来气息。我本来是带着一种有些谨慎的心态去翻开的,毕竟“仿生材料”这个名字听起来就有些高深莫测,怕是充满了晦涩难懂的化学公式和物理定律。然而,一读进去,立刻被作者那种如叙事般的笔触所吸引。它没有直接抛出那些复杂的术语,而是更像一位经验丰富的向导,带着读者穿梭于自然界最精妙的构造之中。我仿佛能清晰地看到蝴蝶翅膀上那令人惊叹的结构色是如何产生的,感受到蜘蛛丝那种不可思议的强度与韧性是如何被科学家们反复拆解、试图模仿的。书中对自然界的观察细致入微,每一个物种的生存策略都被赋予了深刻的工程学意义,这种由生物启发而来的创新思路,着实让人拍案叫绝。读完前三分之一,我开始反思我们日常生活中所用的材料,那些僵硬、低效的塑料和金属,相比于大自然这个“顶级工程师”的杰作,显得多么粗糙和不成熟。这种阅读体验,与其说是学习一门技术,不如说是一次对生命智慧的深度朝圣。

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这本书的语言风格非常具有个人魅力,它不像那种严谨到近乎刻板的学术专著,而是充满了作者对科学探索的热忱和一点点幽默感。比如,在描述早期科学家尝试模仿鸟类飞行骨骼结构时的几次失败尝试时,作者用了类似“前人挖坑,后人好走”这样略带调侃的表达,瞬间拉近了与读者的距离,让那些失败的教训也变得生动有趣起来,而不是让人感到沮丧。这种亲切感使得原本复杂的科学史背景也变得引人入胜。我特别喜欢作者在章节末尾设置的“灵感速递”小栏目,它简短地罗列了当前一些尚未解决的仿生难题,比如如何制造出永不疲劳的合成肌肉,这不仅是对前文知识点的巩固,更像是一种无声的邀请,鼓励读者去思考和参与到这场宏大的科学冒险中去。总的来说,这是一部知识密度与可读性完美平衡的佳作。

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说实话,我对这种前沿科技类的书籍通常抱有一种“期望过高,失望也快”的心态。很多这类读物,前几章引人入胜,但很快就陷入了技术细节的泥潭,让人望而却步。但《仿生材料》这本书在这一点上做得相当平衡。它既有对基础科学原理的扎实讲解,比如关于微纳尺度的表面张力、润湿性等关键概念,但作者总能及时地将这些概念拉回到具体的应用场景中去。比如,在解释荷叶效应时,作者不仅详细描述了微观的乳突结构,还立刻联系到了新型的自清洁涂料和防污船底漆的研发困境与突破。我感觉自己像是在一个高水平的研讨会上,身边都是各个领域的专家,他们用最通俗易懂的语言,将最尖端的知识点硬生生地“喂”到了我的脑子里,而且消化起来毫不费力。书中的图示设计也极为出色,很多示意图的清晰度和信息密度,比我大学时期的任何教材都要优秀。

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这本书的结构安排得非常巧妙,它不像传统的教科书那样按部就班地介绍各个分支领域,而是采用了“问题导向”的叙事方式。比如,书中探讨了如何制造出能自我修复的混凝土,不再是枯燥地罗列添加剂的比例,而是先描述了自然界中伤口是如何愈合的,从细胞层面的信息传递到组织结构的重建,构建了一个完整的故事线。这种叙事策略极大地降低了阅读门槛,即使是对材料科学知之甚少的读者,也能轻松跟上思路。更让我欣赏的是,作者对于伦理和未来应用的讨论也毫不回避。当提到那些可以模仿皮肤触感的柔性电子材料时,书中引发了一些关于人机交互界限的哲学思考,这种超越技术本身的深度,让这本书的层次瞬间拔高。我尤其喜欢其中一个章节,专门对比了传统制造业的“减材”思路与仿生学“自组装”模式的效率差异,那种跨学科的思维碰撞,真的让人受益匪浅。

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这本书给我带来了一种全新的观察世界的视角,它彻底打破了我对“材料”的固有认知。以前,材料在我看来就是钢筋水泥、玻璃塑料,是死的、被动的存在。读完这本书后,我开始用一种“生命体”的眼光去看待它们——材料应当是适应环境的、可塑的、甚至是有记忆的。书中描述的那些模仿藻类运动的微型机器人,或者那种可以根据温度变化改变形态的形状记忆聚合物,让我意识到,我们正处于一个“活的材料”的时代。这种转变不仅仅是知识上的更新,更是一种思维模式的重塑。我开始留意身边的各种自然现象,试图从中找出新的设计灵感,这种阅读后的“后效性”反应,是衡量一本好书的重要标准。它不再是书架上的一个摆设,而是激发日常好奇心的催化剂。

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无意翻到,短小简单 // 第一节里面说“众所周知,仿生骨骼的材料是羟基磷灰石”……然后我就出于扫盲的目的读了下去……然后我知道了仿生骨骼的材料……然后就没有然后了

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