●前言
第1章 磁致伸縮材料及應用 1
1.1 磁致伸縮效應及機理 1
1.1.1 磁致伸縮效應 1
1.1.2 磁致伸縮機理 3
1.2 磁致伸縮理論基礎 8
1.2.1 磁致伸縮的唯像理論 8
1.2.2 磁致伸縮的量子理論 10
1.3 磁致伸縮材料 11
1.3.1 磁致伸縮材料的起源 11
1.3.2 超磁致伸縮材料的發展 13
1.3.3 磁致伸縮材料的分類 14
1.3.4 超磁致伸縮材料的應用特性 15
1.4 磁致伸縮材料的應用 18
1.5 本章小結 27
參考文獻 27
第2章 磁致伸縮骨性能檢測傳感器 30
2.1 磁致伸縮人工骨應力檢測傳感器研究意義 30
2.2 人工骨應力檢測國內外研究現狀 31
2.3 面向人工骨應力檢測的磁致伸縮傳感器 32
2.3.1 無線無源磁致伸縮人工骨力檢測工作原理 33
2.3.2 人工骨力檢測性能實驗研究 36
2.3.3 實驗結果分析及討論 41
2.4 人工骨動態應力檢測與實驗 43
2.4.1 人工骨動態應力檢測原理 43
2.4.2 人工骨動態應力檢測方案 43
2.4.3 人工骨動態應力檢測實驗繫統搭建 44
2.4.4 人工骨動態應力檢測實驗結果 46
2.5 本章小結 50
參考文獻 50
第3章 無線無源骨板應力檢測傳感器 52
3.1 骨板應力檢測傳感器的研究意義 52
3.2 脛骨-骨板-螺釘建模分析 53
3.2.1 脛骨-骨板-螺釘模型建立 54
3.2.2 骨模型 54
3.3 骨板應力檢測實驗繫統搭建 55
3.3.1 實驗準備 55
3.3.2 實驗繫統搭建及力加載平臺 56
3.4 實驗研究及結果分析 57
3.4.1模型分析結果 57
3.4.2 TBS原型的實驗結果 59
3.4.3 實驗結果分析討論 61
3.5 本章小結 61
參考文獻 62
第4章 磁致伸縮傳感器檢測生物人工骨降解狀態 64
4.1 生物降解量檢測的應用意義 64
4.2 現有降解量的檢測方法 64
4.2.1 鎂合金生物制品降解量檢測方法分析 65
4.2.2 聚乳酸生物制品降解量檢測方法分析 66
4.3 基於磁致伸縮傳感器的鎂基-人工骨降解狀態檢測 66
4.3.1 磁致伸縮傳感器工作原理 67
4.3.2 鎂基-人工骨設計與制備 68
4.3.3 MBS用於鎂基-人工骨降解量的檢測 68
4.3.4 鎂基-人工骨降解量檢測實驗研究 70
4.3.5 實驗結果分析及討論 72
4.4 基於磁致伸縮傳感器的聚乳酸人工骨降解狀態檢測 75
4.4.1 植入 MBS的 PAB制備 75
4.4.2 磁致伸縮傳感器的理論分析 76
4.4.3 PAB降解速率計算方法 77
4.4.4 應用 MBS檢測 PAB的降解狀態 78
4.4.5 MBS檢測 PAB的降解狀態實驗結果 78
4.4.6 實驗結果分析與討論 82
4.5 本章小結 85
參考文獻 85
第5章 基於磁致伸縮效應的二維無線無源力傳感器 90
5.1 二維無線無源力傳感器材料選用及工作原理 90
5.1.1 二維無線無源力傳感器磁致伸縮材料的選用 90
5.1.2 二維無線無源力傳感器材料選用 91
5.2 傳感器彈性體結構設計、優化及加工制作 92
5.2.1 傳感器彈性體結構設計 92
5.2.2 傳感器彈性體結構優化 99
5.2.3 二維無線無源力傳感器制作 106
5.3 傳感器信號檢測繫統設計與傳感器測試 111
5.3.1 檢測繫統總體設計方案 111
5.3.2 激勵模塊設計 111
5.3.3 檢測模塊設計 113
5.3.4 傳感器信號檢測繫統搭建 115
5.3.5 二維無線無源力傳感器測試 116
5.4 二維無線無源力傳感器靜態解耦研究 117
5.4.1 二維無線無源力傳感器解耦分析與評價指標 117
5.4.2 基於線性的二維無線無源力傳感器靜態解耦 118
5.4.3 基於非線性的二維無線無源力傳感器靜態解耦 122
5.4.4 靜態解耦方法對比分析 130
5.5 二維無線無源力傳感器實驗研究 130
5.5.1 傳感器標定平臺與標定方法 130
5.5.2 二維無線無源力傳感器標定實驗 135
5.5.3 二維復合力加載實驗 138
5.5.4 傳感器回滯實驗 138
5.6 本章小結 140
參考文獻 140
第6章 磁致伸縮人工骨能量回收 141
6.1 能量回收國內外研究現狀 141
6.1.1 國外研究現狀 141
6.1.2 國內研究現狀 142
6.2 材料及方法 143
6.2.1 能量回收材料 143
6.2.2 人工骨能量回收裝置的結構 143
6.2.3 能量回收操作機理 144
6.2.4 能量回收特性理論分析 145
6.2.5 人工骨實驗模型制備 146
6.3 人工骨能量回收繫統實驗研究 147
6.3.1 實驗平臺搭建 147
6.3.2 實驗結果 148
6.4 實驗結果分析及討論 154
6.5 本章小結 158
參考文獻 158

本書應用材料學、電磁學、機械學和生物醫學等多學科理論，重點介紹東北電力大學機器人傳感與控制實驗室近年來在基於磁致伸縮效應的無線無源傳感器方面所取得的研究成果，具體包括其在智能骨板、跨功能3D打印智能骨骼、可穿戴醫療檢測繫統、智能牙齒機器人以及具有解耦功能的二維無線無源力檢測等的研制、性能分析以及在實際醫學、工業領域的應用等。