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出版者:Elsevier Science & Technology

作者:John H. Dumbleton

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1981-01

价格:USD 138.50

装帧:Hardcover

isbn号码:9780444418982

丛书系列:

图书标签:

• Tribology
• Joints
• Biomechanics
• Wear
• Lubrication
• Friction
• Cartilage
• Arthrokinematics
• Biomaterials
• Orthopedics

《Tribology Natural Joints》是一部深度探索摩擦学在理解和模拟人体自然关节运动领域应用的开创性著作。本书旨在为材料科学家、生物力学工程师、医学研究者以及对人体关节健康感兴趣的广大读者提供一个全面而深入的视角。 人体关节，作为我们日常活动的基础，其运动的顺畅与否直接影响着生活质量。从细微的指尖滑动到大幅度的肢体摆动，每一次关节的运动都伴随着复杂的摩擦、磨损和润滑过程。本书正是围绕“摩擦学”（Tribology）这一研究材料表面相互作用的科学，聚焦于“自然关节”（Natural Joints）展开，力求揭示隐藏在看似简单的运动背后的精密机制。 本书内容涵盖了从微观到宏观的多个层面。首先，在基础理论部分，作者详细阐述了摩擦学的基本原理，包括摩擦力的产生机制、磨损的类型（如磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损）以及润滑的机理。这些理论基础为理解关节的损伤和退化提供了必要的知识框架。特别地，书中深入探讨了不同材料表面性质（如粗糙度、表面能、表面形貌）如何影响摩擦和磨损行为，并将其与关节软骨、滑膜等生物组织的特性进行类比和分析。 接着，本书将视角转向人体关节的生物力学特性。作者系统地介绍了人体主要关节（如膝关节、髋关节、肩关节、肘关节、踝关节等）的解剖结构、运动学特征和动力学载荷。通过详细的力学模型和仿真分析，阐释了关节在承受体重、肌肉收缩力以及外部冲击时的力学响应。这里，摩擦学理论被巧妙地融入到生物力学分析中，例如，探讨了关节软骨表面滑移时的摩擦系数变化，以及软骨基质的粘弹性行为对润滑效率的影响。 在生物润滑与关节健康章节，本书的重点放在了滑液（synovial fluid）在维持关节运动顺畅中的关键作用。详细介绍了滑液的成分，特别是透明质酸（hyaluronic acid）和润滑蛋白（如滑液素 lubricin）在形成润滑膜、减少摩擦和磨损中的作用。作者通过实验数据和模拟结果，展示了不同生理状态下（如健康、炎症、退行性病变）滑液的性能变化，以及这些变化如何直接导致关节疼痛、僵硬和功能障碍。本书还深入探讨了软骨表面微观结构（如表面沟槽、微孔）对润滑性能的调控作用，以及这些结构如何适应并优化不同运动状态下的润滑。 本书的一大亮点在于其对关节退行性疾病，尤其是骨关节炎的深入剖析。作者从摩擦学角度解释了骨关节炎的发生和发展过程，包括软骨的磨损、基质的降解、细胞活性的改变以及炎症反应。通过对比健康关节和病变关节的摩擦学参数（如摩擦系数、磨损速率），本书揭示了骨关节炎患者关节功能衰退的根本原因。此外，书中还分析了其他可能影响关节摩擦学行为的因素，如年龄、遗传、体重以及运动习惯等。 在仿生材料与工程应用部分，本书将理论研究与实际应用相结合。作者介绍了如何借鉴自然关节的摩擦学特性，设计和开发高性能的仿生材料，用于制造人工关节植入物。详细讨论了各种生物相容性材料（如陶瓷、金属合金、聚合物）的摩擦学性能，以及如何通过表面改性（如涂层、纹理化）来提高其耐磨性和润滑性，从而延长人工关节的使用寿命。书中还探讨了纳米技术在改善人工关节表面性能方面的潜力，例如通过引入纳米颗粒或构建纳米结构来优化润滑和减少磨损。 本书还涉及了先进的检测与表征技术，用于评估关节的摩擦学性能。作者介绍了诸如表面原子力显微镜（AFM）、摩擦磨损测试仪（tribometer）、以及各种非侵入性成像技术（如MRI、超声）在研究关节力学和表面状态中的应用。这些技术为理解关节在不同运动模式下的微观行为提供了有力工具。 最后，《Tribology Natural Joints》在未来展望部分，对该领域的研究方向进行了预测。包括开发更智能、自适应的润滑系统，以及利用先进的计算模型和人工智能技术来预测关节退行性疾病的发生和发展，并为个性化治疗方案提供依据。本书强调了跨学科合作的重要性，鼓励材料科学家、生物工程师、医生和计算机科学家共同努力，以期在改善人类关节健康方面取得突破。 总而言之，《Tribology Natural Joints》不仅是一本关于摩擦学在人体关节中应用的学术专著，更是一部连接基础科学与临床实践的桥梁。它以严谨的科学态度，丰富的理论知识和前沿的研究视角，为读者深入了解人体的精密机械——自然关节，提供了宝贵的洞见。

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从排版和装帧上看，这本书显然是投入了巨大的心血，体现了出版方对知识传播的尊重。书本的纸张选择非常考究，带有轻微的亚光处理，既保证了印刷图表的清晰度，又避免了光线反射带来的视觉干扰。更重要的是，书中配有大量高质量的插图和图表，这些图例并非简单的示意图，而是经过精心设计的、能够直观展示复杂现象的视觉工具。例如，某一章节用来解释表面粗糙度对边界润滑影响的3D渲染图，其细节之丰富，几乎可以当作独立的艺术作品来欣赏。此外，作者在参考文献的引用上也极为规范和详尽，每一个理论的提出都有据可查，这为深度学习和后续研究指明了清晰的路径。总而言之，这本书的物质形态和内容深度达到了高度的统一，它不仅仅是一本工具书，更像是一件值得收藏和反复研读的学术珍品，每一页都散发着严谨求实的学术精神和对科学探索的无限热忱。

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这本书的语言风格变化多端，简直是一部行走的修辞学教材。在讨论一些理论推导时，作者的笔锋变得极其严谨、精确，每一个数学符号和公式的出现都服务于严密的逻辑构建，绝无一丝多余的冗余，让人不得不为这种极致的学术克制力所折服。然而，在章节的过渡或是引言部分，他的叙述又突然变得充满哲思，仿佛在与读者进行一场关于物质本质的深刻对话。例如，他讨论材料疲劳寿命时，将之比喻为生命体的新陈代谢过程，探讨了能量耗散的必然性与时间维度下的不可逆性。这种时而理性如冰，时而感性如火的文风，使得阅读过程充满了张力，避免了科学著作常见的枯燥乏味。我甚至多次停下来，反复咀嚼某些句子，感受文字背后的深层含义。它不仅仅是在传递知识，更是在培养读者一种独特的、多维度的观察世界的能力，教会我们用科学的眼睛去观察艺术，用艺术的灵感去启发科学的探索。

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读完这本书，我最大的感受是，作者对于“系统性”的把握达到了一个令人叹为观止的境界。它远非仅仅罗列了已有的摩擦学理论和实验数据，而是构建了一个宏大且自洽的知识框架。从最初的宏观尺度下的接触力学基础，逐步深入到微观层面的表面形貌与润滑剂分子动力学行为，逻辑链条衔接得天衣无缝。最让我印象深刻的是其中关于“动态润滑膜稳定性”的章节，作者没有采用传统的线性分析方法，而是引入了一种基于混沌理论的视角来探讨油膜破裂的临界条件。这种跨学科的融合，极大地拓宽了我们理解传统工程问题的视野。此外，书中对实验方法的论述也极其详尽和务实，他不仅描述了如何操作高精度摩擦测试仪，更深入剖析了测量误差的来源以及如何通过多因素交叉验证来提高结果的可靠性。这对于那些希望将理论应用于实际工程设计的研究者来说，无疑是一份极其宝贵的实操指南，它教会的不仅仅是“是什么”，更是“如何去验证”。

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这本书的封面设计简直是一场视觉的盛宴，那种深邃的蓝色调与边缘处淡淡的金色勾勒出的图案，让人一眼就感觉到了其中蕴含的某种古老而深沉的知识体系。我拿到手的时候，光是摩挲着封皮的纹理，就已经沉浸在一种对未知领域探索的期待之中。内页的排版也极为考究，字号大小适中，行距疏朗有致，即便是长时间阅读，眼睛也不会感到疲劳。更值得称道的是，作者在引入概念时所采用的叙事方式，不是那种生硬的教科书式的堆砌，而是像一位经验丰富的老者在娓娓道来他毕生的研究心得。他巧妙地将一些复杂的物理学原理，通过生活中的具体实例进行阐释，使得即便是对摩擦学知之甚少的新手，也能迅速抓住核心要义。比如，他对不同材料在高速运动状态下微观接触点的描述，那种细腻到近乎诗意的文字，将原本冰冷的科学概念赋予了生命力，让人仿佛能亲眼目睹原子尺度的舞蹈。整本书的阅读体验，更像是一次精心策划的博物馆之旅，每一章都是一个新的展厅，陈列着不同时期的发现和理论演进的脉络，导览员（即作者）的讲解既专业又充满激情，让人流连忘返，恨不得一口气读完所有的展品。

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这本书的深度和广度，已经远远超出了我最初对一本专业技术书籍的预期。它不仅关注了传统的工程应用场景，比如轴承磨损、密封件的效率优化，更前瞻性地探讨了生物材料学与仿生摩擦学的前沿领域。书中对人体关节的生物力学建模部分尤为精彩，作者没有止步于简单的力学平衡分析，而是结合了生物化学中关于滑液的复杂流变学特性，试图构建一个更加贴近真实的“活体摩擦系统”模型。这种对多尺度、多物理场耦合问题的综合分析能力，是目前许多单一学科研究者难以企及的高度。更让我惊叹的是，书中穿插了许多历史典故和工程轶事，比如某些古代机械装置在润滑技术上的创新，这些故事不仅极大地丰富了阅读的趣味性，也反衬出当代研究的继承与发展脉络。它让你意识到，我们今天所面临的挑战，其实是人类智慧在漫长历史中不断迭代和优化的结果，这使得阅读过程充满了敬畏感。

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