Sensors in Biomedical Applications

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出版者:
作者:Harsanyi, Gabor
出品人:
页数:368
译者:
出版时间:
价格:2442.00元
装帧:
isbn号码:9781566768856
丛书系列:
图书标签:
  • 生物医学传感器
  • 传感器技术
  • 生物医学工程
  • 医疗器械
  • 信号处理
  • 生物信号
  • 健康监测
  • 诊断技术
  • 纳米传感器
  • 微型传感器
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具体描述

好的,这是一份关于“先进材料的纳米结构与性能”的图书简介,内容力求详尽,旨在避免提及您指定的“Sensors in Biomedical Applications”一书的任何信息。 --- 图书简介:先进材料的纳米结构与性能 探索微观世界的无限潜能:从原子尺度到宏观应用 《先进材料的纳米结构与性能》 是一部深入探讨材料科学前沿领域,聚焦于材料微观结构如何决定其宏观特性的权威著作。本书全面系统地阐述了纳米尺度下材料的独特行为,及其在现代工程、能源、环境科学等多个关键领域中的创新应用。 本书的撰写旨在为材料科学家、化学家、物理学家以及高年级本科生和研究生提供一个全面、深入且前瞻性的知识平台。我们不仅关注理论基础的构建,更强调实验表征方法和实际工程实现之间的紧密联系。 第一部分:纳米科学与工程的基础构建 本部分奠定了理解纳米材料特性的理论基石。我们首先回顾了经典材料科学的原理,并逐步引入了尺寸效应(Size Effects)的概念,解释了当材料尺寸进入纳米量级时,其电子结构、光学特性、表面能以及热力学行为如何发生根本性的转变。 1.1 纳米尺度的物理化学基础: 详细讨论了量子限制效应、表面积体积比急剧增加对反应活性和催化性能的影响。引入了德拜长度、等离子体共振理论等关键概念。 1.2 晶体生长与形貌控制: 深入剖析了不同纳米结构(如量子点、纳米线、纳米片、多孔结构)的形成机制。内容涵盖了从气相沉积(CVD, PVD)到液相合成(溶剂热法、微乳液法)的各种先进合成技术,强调了精确控制晶体取向、缺陷密度和颗粒尺寸分布的重要性。 1.3 结构表征的尖端技术: 详细介绍了用于揭示纳米结构复杂性的核心表征工具,包括高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)及其能量色散X射线谱(EDS)分析、扫描隧道显微镜(STM)、原子力显微镜(AFM),以及同步辐射光源下的X射线散射(SAXS/WAXS)技术,确保读者能够理解并解读复杂的微观图像和衍射数据。 第二部分:功能化纳米材料的结构-性能关联 本部分是本书的核心,重点在于解析特定纳米结构如何赋予材料独特的功能,并详细对比了不同结构间的性能差异。 2.1 电子与半导体纳米材料: 聚焦于硅基、III-V族化合物半导体以及新型二维材料(如石墨烯、过渡金属硫化物)的电子特性。讨论了能带结构随尺寸变化的机理,以及这些材料在高速电子器件和光电器件中的应用潜力,包括场效应晶体管和光电探测器。 2.2 磁性纳米材料的奇异行为: 探讨了超顺磁性、磁畴壁工程以及自旋电子学的基础。详细分析了铁磁性、反铁磁性纳米粒子在外部磁场下的响应,并讨论了其在数据存储和磁流体学中的应用。 2.3 光学活性纳米结构: 深入研究了等离激元共振(Plasmon Resonance)在金属纳米粒子(如金、银)中的现象及其调控。对比了量子点(Quantum Dots)的尺寸依赖性荧光发射与介孔材料的结构色效应,为新型显示技术和光学传感提供理论支持。 2.4 机械性能的增强与韧性: 讨论了如何通过引入纳米级强化相(如碳纳米管、纳米晶体)来提升宏观材料的强度、硬度和抗疲劳性。重点解析了Hall-Petch关系的失效与修正,以及梯度纳米结构在实现高强度与高韧性平衡方面的作用。 第三部分:纳米材料在关键领域的工程应用 本书的最后一部分将理论与实践紧密结合,展示了先进纳米材料如何解决当今世界面临的重大工程挑战。 3.1 能源转化与存储系统: 详细考察了纳米结构在电池、超级电容器和燃料电池中的作用。分析了高比表面积电极材料对提高充放电速率和能量密度的影响,特别是针对锂离子电池、固态电池的界面稳定性问题。在光伏领域,讨论了钙钛矿纳米晶体和量子点太阳能电池的效率瓶颈与突破。 3.2 高效催化与环境修复: 探讨了纳米催化剂(如单原子催化剂、贵金属纳米簇)的设计原则,解释了活性位点数量和分散度对催化效率的决定性影响。应用方面涵盖了污染物降解、水分解制氢以及二氧化碳的电/光催化还原技术。 3.3 先进复合材料与涂层技术: 关注如何利用纳米填料(如纳米粘土、石墨烯片层)制备具有卓越阻隔性、导电性或阻燃性的高分子复合材料。介绍了一种新型的自修复涂层技术,其中嵌入的纳米胶囊在材料损伤时释放修复剂。 3.4 生物相容性与药物递送载体: 虽然本书侧重于工程应用,但亦包含对生物界面的重要探讨。分析了特定尺寸和表面电荷的纳米粒子在生物系统中的跨膜转运机制,以及脂质体、聚合物胶束等纳米载体如何实现靶向药物递送和控释。 结语:挑战与展望 《先进材料的纳米结构与性能》的最后章节总结了当前纳米科学面临的挑战,包括大规模、低成本、批次稳定的生产工艺,以及长期环境和毒理学影响的评估。同时,展望了人工智能与高通量计算(Materials Informatics)在加速新型纳米材料发现和性能预测方面的前景。 本书结构严谨,论述详实,配有大量图表和案例分析,是从事材料研发、设备设计以及相关交叉学科研究人员不可或缺的参考工具书。 ---

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读完前几章,我最大的感受是作者在组织材料时展现出的严谨逻辑性,简直像是在构建一座精密仪器的蓝图。章节之间的衔接非常自然流畅,一个概念的引入总能紧密扣合前文所铺垫的背景知识,很少出现突兀跳跃的情况。特别是对于复杂数学模型的推导部分,作者处理得非常得当,没有一味地堆砌公式,而是辅以详细的文字解释,帮助读者理解公式背后的物理意义和工程含义。这对于我这种更偏向应用而非纯理论研究的人来说,简直是救星。我曾尝试阅读过一些国外教材,虽然内容详实,但往往在数学推导上让人望而却步,而这本书的叙述方式显然更贴合工程实践者的需求。唯一略感不足的是,在某些特定传感器的性能比较环节,如果能加入更多的表格数据对比,例如灵敏度、稳定性、功耗等关键指标的量化数据,那将更有助于我们快速筛选和评估不同技术路线的优劣。期待后续章节能在这方面有所加强,让这本书真正成为一本实用的“工具书”,而不是仅仅停留在“教科书”的层面。

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这本书的装帧设计倒是挺吸引人的,封面色彩搭配和字体选择都透着一股专业与严谨的气息,让人在书店里一眼就能注意到。内页的纸张质量也相当不错,触感细腻,印刷清晰,对于需要经常翻阅和做笔记的读者来说,这一点很重要。初翻目录时,我注意到它对基础理论的阐述似乎非常扎实,从信号采集的物理原理到后期的信号处理算法,都做了比较系统的梳理,这对于刚接触生物医学传感技术领域的新人来说,应该是一个很好的入门向导。不过,我个人更期待看到更多关于前沿应用案例的深入剖析,比如在可穿戴设备、植入式医疗器械这些热点方向上的具体技术挑战和解决方案。整体来看,这本书的物理呈现和理论框架搭建无疑是成功的,为后续的深入学习打下了坚实的基础,但究竟其实际内容的深度和广度如何,还需要进一步的阅读才能判断。希望作者能在后续的章节中,不仅仅停留在原理介绍,而是能结合最新的研究成果,提供一些具有启发性的案例分析,这样更能满足我们这些希望将理论应用于实践的读者。

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坦白讲,我是在一个紧急的项目需求下接触到这本书的,当时急需快速掌握某个特定生物电信号采集的技术细节。这本书的索引做得非常出色,查找特定术语或技术点异常方便,这在分秒必争的研发环境中是极其宝贵的特性。我直接定位到相关章节,发现作者对技术细节的描述达到了近乎“手术刀”般的精确度,没有丝毫含糊不清之处。例如,关于噪声抑制的章节,作者详细分析了不同噪声源的特性及其对应的滤波策略,并给出了具体的参数选择依据,这比我之前翻阅的几篇综述文章都要深入和实用得多。这本书的语言风格非常学术化,用词精准,几乎没有口语化的表达,这确保了信息的准确性传递。从阅读的感受上来说,它更像是一本高质量的工程手册,而不是传统意义上轻松愉快的科普读物。对于已经有一定基础的工程师来说,这本书是查漏补缺、提升专业深度的利器;但对于完全的初学者,可能需要搭配其他更具引导性的辅助材料才能完全消化其中的专业内容。

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这本书的排版和图表设计,说实话,是让我非常惊喜的一点。在很多技术专著中,图表往往是简单粗糙的示意图,阅读体验大打折扣。然而,这本书中的插图质量非常高,不仅清晰度令人满意,而且色彩运用得当,能够有效地突出关键信息点,比如电极的几何结构、信号传输的路径示意等,让人一目了然。尤其是那些流程图和系统架构图,简直堪称范本,清晰地展示了整个生物医学传感系统的运作流程。我注意到,作者在引用前人研究成果时,也做得相当规范和详尽,这体现了作者深厚的学术素养和对知识产权的尊重。每章末尾的思考题设计得也颇具启发性,不是简单的知识点回顾,而是引导读者进行批判性思考和初步的设计构想。这本书显然是为那些追求高品质阅读体验和深度学习效果的读者量身定制的。如果非要挑毛病,可能是在某些前沿概念的讨论上,篇幅略显保守,对于那些热衷于追逐最新技术热点的读者来说,或许会觉得不够“前卫”。

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这本书的编写者在整合跨学科知识方面做得非常出色,它成功地将生物学、材料学、电子工程以及信息处理等多个领域的知识点有效地编织在一起,形成了一个有机整体。这在生物医学工程领域是一个巨大的挑战,但这本书成功地跨越了这些学科壁垒,为读者提供了一个完整的“系统观”。我尤其欣赏作者在讨论生物兼容性与信号传输效率之间的权衡时所展现出的洞察力,这正是实际应用中最棘手的问题之一。作者并没有提供“万能解”,而是深入分析了不同材料和设计选择对系统整体性能带来的系统性影响,引导读者形成全局优化的思维模式。这种高度的综合性和平衡感,是很多只专注于单一技术栈的专业书籍所不具备的。如果说有什么可以改进的地方,我希望作者能针对当前市场主流的一些商业化解决方案,增加一些“为什么选择A而不是B”的深度横向对比分析,这能帮助我们更好地理解技术选型背后的商业逻辑和工程取舍,让这本书的实用价值更上一层楼。

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