智能薄膜和傳感器技術(shù) 合成、特性及應(yīng)用
定 價：99 元
叢書名：智能傳感技術(shù)叢書
當(dāng)前圖書已被 8 所學(xué)校薦購過！
查看明細
- 作者：[意]安娜洛薩·古利亞扎（Annarosa Gugliuzza）
- 出版時間：2019/7/1
- ISBN：9787111624097
- 出 版 社：機械工業(yè)出版社
- 中圖法分類：TP212.6
- 頁碼：
- 紙張：膠版紙
- 版次：
- 開本：16開
《智能薄膜和傳感器技術(shù)合成、特性及應(yīng)用》是一本全面介紹當(dāng)今智能薄膜和傳感器技術(shù)的著作，從用于智能膜的傳感材料、具有刺激響應(yīng)功能的表面、直接分子分離、膜傳感器及其突破性應(yīng)用等方面對當(dāng)今的智能薄膜及其傳感器技術(shù)進行了全面的介紹，涵蓋了膜的材料、膜的特性及表征、膜的制備以及膜的應(yīng)用等內(nèi)容。
人工智能時代的到來，激發(fā)了傳感器更為廣泛的應(yīng)用，尤其是可穿戴設(shè)備在未來擁有者廣闊的用空間。本書以國際前沿視角對傳感器和薄膜技術(shù)進行了系統(tǒng)且全面的介紹，可幫助讀者迅速了解薄膜傳感器行業(yè)現(xiàn)狀，展望未來，掌握新技術(shù)！
原書前言
毫無疑問，人類是具有最佳感知能力的有機體，因為人是最復(fù)雜的熱、冷、聲音、光和氣味的受體系統(tǒng)。實際上，在人體中，物理或化學(xué)藥劑是通過生物膜傳導(dǎo)到人體的，同時電信號通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳送到大腦，大腦再神奇地將每一個響應(yīng)信號轉(zhuǎn)換為一個感知活動。
基于這種認知，在過去幾年，許多科學(xué)家都在試圖重現(xiàn)人工感知系統(tǒng)，試圖模仿自然的結(jié)構(gòu)和過程。盡管完成這項任務(wù)似乎異常艱巨，但許多努力和嘗試都仍在這個方向上進行，以推進從感知到感知反應(yīng)系統(tǒng)的實現(xiàn)。今天，我們所追求的總目標(biāo)又向前推進了一步，所期望的目標(biāo)是建立一個超智能的系統(tǒng)。在這種超智能系統(tǒng)中，感知、行動和適應(yīng)的功能有序地集成在一起。在這一架構(gòu)中，膜可以在復(fù)雜陣列的構(gòu)建中發(fā)揮關(guān)鍵性的作用，互補的智能功能可以被分布和集成在其中。事實上，在膜上進行的分子操作可以在不同尺度上對所需的特性進行有效的量身定制，從而為物質(zhì)的存儲、釋放、分離，以及化學(xué)反應(yīng)、能量/質(zhì)量的傳輸提供受約束的功能性空間和幾何形態(tài)，同時也可用于受保護的/微氣候調(diào)節(jié)、清潔、分子尺度的流體流、受控的細胞生長以及用于生物過程甄別的高通量篩選等。
正是在這樣的背景下，本書簡要介紹了膜和傳感器的概念。前者是一種半滲透的表面，它能夠使不同種類的分子有選擇地通過，同時對其他種類進行阻斷。后者是一種能夠檢測物理、化學(xué)或電反應(yīng)的器件，通過傳感器將這些待檢測量轉(zhuǎn)換成由人眼直接感知或在儀器上進行測量的信號。因此，當(dāng)檢測功能與自適應(yīng)傳輸結(jié)合在一起時，膜就會像一種超智能系統(tǒng)。通過這種方式，膜會使其自身主動適應(yīng)周圍的環(huán)境，調(diào)整自身的結(jié)構(gòu)和化學(xué)特性，從而調(diào)節(jié)質(zhì)量/能量流和/或傳輸信號/信息，從而對外部物理和/或化學(xué)的輸入做出響應(yīng)。
從這個角度來看，自適應(yīng)膜有望加速智能系統(tǒng)到超智能系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化，并為許多尖端技術(shù)領(lǐng)域帶來巨大的好處，如遠程醫(yī)療、微流體、藥物的靶向釋放、生物分離、紡織、清潔發(fā)電、環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)產(chǎn)品食品安全、化妝品、建筑、汽車等。如果考慮到膜技術(shù)的模塊化可伸縮性，膜傳感器的使用將會變得更具吸引力。在集成工廠的設(shè)計以及微型化器件的制造過程中，開發(fā)基于智能膜的系統(tǒng)有更廣泛的潛力，并會使得分子對象可以在一個芯片上得到檢測和響應(yīng)。
在文獻方面，盡管已出現(xiàn)了大量有關(guān)傳感材料或膜分離的出版物，但是這些出版物中很少有專門針對膜類傳感器的論述。本書的目的就是將這兩個概念結(jié)合在一起，以催化互補學(xué)科之間的整合進程，分享這一問題的知識和經(jīng)驗，并建立一種相互交流的平臺，以吸引世界上許許多多的智能科學(xué)和技術(shù)的研究人員、探索人員和最終用戶。
本書包含了工作在傳感材料和膜領(lǐng)域的科學(xué)家們深刻的見解。它涵蓋了多個方面，包括材料的選擇、用于構(gòu)建具有按需進行質(zhì)量和能源傳輸功能響應(yīng)性膜和表面的技術(shù)，以及適用于分子尺度事件的監(jiān)測技術(shù)。所有這些內(nèi)容都將對開發(fā)應(yīng)用所需的多功能對象的智能性產(chǎn)生重要影響。
本書的第1部分共包括三章內(nèi)容，介紹了一些用于薄膜的傳感材料，如碳納米管、離子液、光響應(yīng)水凝膠，自組裝脂類、聚合物、構(gòu)建選擇性滲透膜的小微粒，以及具有用作亞微米反應(yīng)器、催化劑和藥物運載工具能力的囊泡結(jié)構(gòu)等。
第2部分致力于分子間相互作用的介紹。正是這種相互作用導(dǎo)致了膜表面的自我調(diào)整以及幾何形態(tài)、化學(xué)特性和電荷的恢復(fù)，從而能夠抵御外部環(huán)境的侵襲，實現(xiàn)原始性質(zhì)的保持，還能夠?qū)崿F(xiàn)自主分子擴散和直接的生物分子識別。除此之外，還從理論和實驗的角度討論了主導(dǎo)自組裝材料和超分子結(jié)構(gòu)之間的弱相關(guān)作用。
第3部分介紹了用于控制藥物釋放和生物分離的分子識別機制。在概述了用作生物傳感器平臺的自組裝納米多孔膜的基礎(chǔ)上，對支承識別載體的膜的制造及其在生物分離過程中的應(yīng)用進行了專門和廣泛的討論。此外，還研究了介孔二氧化硅納米粒子、沸石、分子印跡膜、仿生親和膜以及含有環(huán)糊精及其衍生物的膜的響應(yīng)活性。
第4部分介紹了四種先進傳感器類膜的應(yīng)用。一種是用于超靈敏傳感器構(gòu)建的靜電紡絲膜，它有利于分析物的吸附以及質(zhì)量和電荷的傳輸;另一種為三維傳導(dǎo)性支架，使得我們能夠?qū)毎男袨檫M行監(jiān)測，能夠進行慢性病模型的研究，并進行多次給藥的重復(fù)性實驗;第三種是通過膜的乳化作用制備的感測粒子，它們具有活性物質(zhì)的傳輸能力和/或?qū)⒒瘜W(xué)和生化信號轉(zhuǎn)換為光、電、熱和機械信號的能力;最后一種是用于超智能織物的自適應(yīng)膜，它可通過熱存儲、熱調(diào)節(jié)、模塊化的透氣性、保護、自清潔、異味捕獲、藥物傳遞以及電信號傳輸?shù)确绞�，提供自維護、適應(yīng)性、自動調(diào)整和長距離通信等功能。
我很高興主編了本書，非常感謝每個貢獻者的奉獻和合作。如果沒有他們對知識的熱情分享、熱忱的態(tài)度和時間的奉獻，本書就不可能完成。我希望大家都能從閱讀本書的過程中有所收獲，并通過多學(xué)科交叉的討論，把創(chuàng)新帶到自己的研究中去。
Annarosa Gugliuzza
目 錄
譯者的話
原書前言
第1部分 用于智能膜的傳感材料
第1章 基于碳納米管、離子液體以及聚合物基質(zhì)的界面在傳感和薄膜分離中的應(yīng)用 3
1.1 引言 3
1.2 用于傳感界面的離子液體-碳納米管復(fù)合材料 4
1.3 用于檢測和分離氣體和溶劑的離子液體界面 9
1.4 用于薄膜分離過程的離子液體-聚合物界面 13
1.5 結(jié)論 15
參考文獻 15
第2章 用于自適應(yīng)薄膜的光響應(yīng)水凝膠 18
2.1 引言 18
2.2 光響應(yīng)水凝膠薄膜 19
2.2.1 光響應(yīng)基團:亞肉桂基 19
2.2.2 光響應(yīng)基團:三苯代甲烷白色衍生物 23
2.2.3 光響應(yīng)基團:偶氮苯 30
2.2.4 光響應(yīng)基團:螺吡喃 32
2.2.5 不同發(fā)色團的比較 35
2.3 光熱響應(yīng)水凝膠薄膜 37
2.3.1 光吸收體:金納米顆粒 37
2.3.2 光吸收劑:氧化石墨烯 37
2.4 總結(jié) 39
參考文獻 40
第3章 智能囊泡:合成、特性與應(yīng)用 43
3.1 引言 43
3.2 軟囊泡的合成 44
3.2.1 自組裝成囊泡 44
3.2.2 脂質(zhì)體 45
3.2.3 聚合物囊泡 45
3.2.4 基于小分子的囊泡 47
3.2.5 直接合成 49
3.3 硬囊泡的合成 51
3.3.1 用于合成硬囊泡的軟模板 51
3.3.2 空心硅膠球 53
3.4 囊泡結(jié)構(gòu)的特性 55
3.4.1 顯微鏡技術(shù) 55
3.4.2 散射 56
3.5 囊泡結(jié)構(gòu)中的刺激反應(yīng)行為 58
3.5.1 熱響應(yīng)囊泡 58
3.5.2 pH值響應(yīng)型囊泡 59
3.5.3 其他 62
3.6 囊泡的應(yīng)用 64
3.6.1 由囊泡進行分子分離 64
3.6.2 化學(xué)傳感器 65
3.6.3 納米反應(yīng)器和微反應(yīng)器 68
3.6.4 催化劑 70
3.6.5 藥物輸送載體 72
3.7 結(jié)論 75
參考文獻 75
第2部分 具有刺激響應(yīng)功能的表面
第4章 傳感薄膜及超分子相互作用的計算模型 89
4.1 引言 89
4.2 非共價相互作用:物理和化學(xué)觀點 90
4.3 物理相互作用 91
4.4 化學(xué)相互作用 94
4.5 超分子相互作用的計算方法 96
4.6 經(jīng)典力場 103
4.7 結(jié)論 112
參考文獻 113
第5章 涉及薄膜的傳感技術(shù)用于研究生物分子相互作用和薄膜污染現(xiàn)象 117
5.1 引言 117
5.2 帶耗散監(jiān)測的石英晶體微天平 117
5.3 表面等離子體共振 118
5.4 SPR和QCM-D的應(yīng)用 121
5.5 結(jié)論 127
參考文獻 128
第6章 智能膜表面:潤濕性增強和自修復(fù)性 129
6.1 引言 129
6.2 表面潤濕性的基礎(chǔ) 130
6.3 潤濕性的增強 131
6.4 驅(qū)動機制 132
6.4.1 電轉(zhuǎn)換 132
6.4.2 光驅(qū)動轉(zhuǎn)換 133
6.4.3 熱轉(zhuǎn)換 134
6.4.4 pH值驅(qū)動轉(zhuǎn)換 135
書單推薦
