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第1章 智能材料概况 1

1．1引言 1

1．2功能材料的智能化 2

1．3结构材料智能化 4

1．4生物材料智能化 5

1．4．1微球功能的智能化 5

1．4．2智能生物材料与组织工程 5

基本参考文献 7

第2章 智能材料仿生构思 8

2．1引言 8

2．2生物信息 8

2．2．1诊断用生物传感器和杂化材料 9

2．2．2 DNA基纳米材料 9

2．2．3由DNA构筑新材料 10

2．3传感元件 10

2．4执行元件 11

2．4．1胶原 11

2．4．2弹性蛋白 11

2．4．3蚯蚓皮肤几何结构 12

2．4．4实验室中生长的角膜 12

2．4．5光驱动元件 12

2．4．6快速响应纳米碳管传感器 13

2．4．7特异蛋白质 13

2．4．8高速定位 13

2．4．9化学组装电子纳米计算机 14

2．4．10 STM探针端部制备分子纳米电子装置 15

2．4．11灵巧催化剂和底物 15

2．4．12分子构象记忆元件 16

2．4．13高分子复合材料的自愈合 17

基本参考文献 17

第3章 智能金属材料及形状记忆材料 19

3．1引言 19

3．2自预警和自修复 20

3．2．1材料损伤机制与自预警和自修复功能 20

3．2．2自修复功能 20

3．3形状记忆合金 22

3．4形状记忆高分子材料 24

3．4．1形状记忆的原理 25

3．4．2形状记忆高分子材料的特点 26

3．4．3 SMP的制备方法及特性 26

3．4．4发展前景 32

基本参考文献 33

第4章 智能无机非金属材料 34

4．1自诊断效应及自愈合陶瓷材料 34

4．1．1高温下陶瓷涂层的自动成膜机制 35

4．1．2高温陶瓷的高温氧化自适应性 35

4．1．3氧化锆自增韧陶瓷 36

4．1．4自愈合混凝土 37

4．2压电材料及其应用 38

4．2．1智能蒙皮 39

4．2．2仿生陶瓷 40

4．3灵巧窗户 41

基本参考文献 43

第5章 智能高分子材料 44

5．1概述 44

5．2高分子凝胶及体积相转变 45

5．3响应不同刺激信号的高分子材料 47

5．3．1温敏性凝胶 47

5．3．2光敏性凝胶 47

5．3．3磁场响应凝胶 48

5．3．4电场响应凝胶 48

5．3．5 pH响应凝胶 49

5．3．6化学物质响应凝胶 50

5．3．7温度/pH响应性凝胶 53

5．4智能高分子材料的潜在应用领域 53

5．4．1细胞培养基质 53

5．4．2人工肌肉 53

5．4．3环境工程应用 54

5．4．4酶的活性控制 55

5．4．5药物释放载体 56

5．4．6生物高分子凝胶在组织工程中的应用 59

5．4．7可视化光学传感材料 62

5．4．8表面图案技术 64

5．4．9吸附分离致癌物质 64

基本参考文献 65

第6章 智能药物释放体系 66

6．1引言 66

6．1．1药物释放体系的载体材料 67

6．1．2控制释放机理 70

6．1．3药物控制释放体系在临床中的应用 71

6．2智能药物释放体系 72

6．2．1概念的提出及含义 72

6．2．2化学刺激响应体系 72

6．2．3物理刺激响应体系 74

6．3生物信号响应体系 78

6．3．1靶向药物释放体系 78

6．3．2结合药物释放体系 80

6．4纳米药物释放体系 80

6．4．1 NPs的制备方法 81

6．4．2药物的包覆 81

6．4．3药物释放 82

6．4．4 NPs的表面特性 83

6．4．5用NPs释放蛋白质和多肽 89

6．5未来的药物释放体系 90

6．5．1研究和开发新的高性能载体材料 90

6．5．2加强剂型设计和制备技术的研究 91

6．5．3智能化药物释放体系的研究 91

基本参考文献 92

第7章 智能聚合物微球 94

7．1引言 94

7．2微球设计与智能化 94

7．3微囊微球智能化 97

7．3．1微囊化与微囊微球 97

7．3．2复合凝聚法 99

7．3．3聚合物相分离法 100

7．3．4液中硬化微囊化 100

7．3．5流化床涂覆与脱溶剂化 101

7．3．6微囊化化学方法 102

7．3．7其他微囊化制备方法 103

7．3．8微囊微球的智能化 104

7．4刺激响应性乳液与粉体 108

7．5电磁流变液 111

7．5．1电流变液 111

7．5．2磁流变液 113

7．5．3电流变液与磁流变液的比较 114

7．6生物医用功能高分子微球 115

7．6．1生物功能高分子微球 115

7．6．2医用功能高分子微球 118

7．7分子识别和分子印迹聚合物微球 122

7．7．1分子印迹和识别原理 122

7．7．2分子印迹聚合物与模板分子的结合作用 123

7．7．3分子印迹聚合物微球的制备及其应用 124

基本参考文献 128

第8章 智能膜材 129

8．1引言 129

8．2控制通透膜材 130

8．2．1有机高分子膜 130

8．2．2无机膜材 135

8．3传感膜材 136

8．3．1化学传感器 137

8．3．2生物传感器 138

8．4发展中的膜材 140

8．4．1 LB膜 140

8．4．2分子自组装膜 143

8．4．3具有可调纳米孔道的高分子薄膜 144

基本参考文献 145

第9章 智能纤维 146

9．1引言 146

9．1．1智能纤维 146

9．1．2智能纤维的地位 146

9．2纤维传感器 147

9．2．1光学纤维传感器 147

9．2．2导电纤维传感器 150

9．3纤维执行器 153

9．3．1电驱动纤维执行器 154

9．3．2湿驱动执行器 155

9．3．3化学驱动纤维执行器 155

9．4形状记忆纤维和防水透湿织物 157

9．4．1形状记忆纤维 157

9．4．2防水透湿织物 159

9．5变色纤维 164

9．5．1光敏变色纤维 164

9．5．2热敏变色纤维 165

9．6调温纤维 166

9．6．1蓄热调温纤维 166

9．6．2调温、调湿纤维 167

9．6．3自动控温加热线 168

9．7压电纤维 170

9．8智能抗菌纤维 172

9．9智能纤维的未来 173

基本参考文献 173

第10章 仿生组织工程材料 176

10．1组织工程 176

10．2组织与细胞 178

10．3人工细胞外基质仿生化 179

10．3．1设计和合成新材料 179

10．3．2生物材料的改性 180

10．4生物降解材料的表面工程 182

10．5组织工程与生物力学 185

基本参考文献 188

第11章 智能材料与系统发展前景展望 189

11．1智能生物医用材料 189

11．1．1蛋白质分子识别能力控制和操作 189

11．1．2杂化水凝胶组装蛋白质药物释放的载体 189

11．1．3靶向释放新途径 190

11．1．4控制释放芯片 190

11．2智能系统 191

11．2．1超快颜色显示 191

11．2．2激光诱发凝胶体积变化 192

11．2．3自律流动控制的水凝胶 195

11．2．4快速电驱动执行元件 196

11．3仿生机器人 197

11．4高技术探索 199

11．4．1灵巧化学传感器 199

11．4．2生理介质中的微执行元件 199

11．4．3围绕离子打结的低聚物 200

11．5世纪的智能材料与系统 201

11．5．1人工角膜 201

11．5．2仿生骨修复 202

基本参考文献 204