微流控芯片中的流體流動

微流控芯片中的流體流動

图书基本信息
出版时间:2012-3
出版社:科學出版社
作者:李戰華,吳健康,胡國慶 等 著
页数:282
书名:微流控芯片中的流體流動
封面图片
微流控芯片中的流體流動

内容概要
  《微流控芯片中的流体流动》针对微流控芯片中的流体操控,从流体力学的角度讲解了流体流动的机理。其中,绪论阐述了微尺度流体力学研究的主要内容和微流动的主要特点。后续章节根据芯片中流动介质的不同分为简单介质流动和复杂介质流动,具体安排如下:简单介质流动按照驱动流动的主要梯度量——压力、电场、浓度和温度分为压力驱动流(第2章)、电驱动流(第3章)和传质与传热(第4章);复杂介质流动分为微管道内的液滴运动(第5章)、表/界面浸润(第6章)、粒子与细胞的运动(第7章)。为了使读者了解微流动的研究方法,增加了微尺度数值模拟(第8章)和微尺度流动测量(第9章)。各章先介绍相关流体运动方程,然后讲解基本物理概念和力学原理,同时介绍一些常用工程公式,最后给出几个应用实例,便于读者理解公式的使用。  《微流控芯片中的流体流动》可供从事微流控芯片研究和应用的科研人员、高校师生阅读,也可供企业工程技术和设计人员参考,同时可作为相关专业研究生教材。
书籍目录
序前言主要符號表第1章 緒論1.1 微流控芯片1.2 微流控芯片的流動機理研究1.2.1 微流控學與微尺度流體力學1.2.2 微流控芯片中流動研究的框架1.3 微尺度流動的研究內容及特點1.3.1 微尺度流動的主要研究內容1.3.2 微尺度流動的主要特點1.4 微流控芯片中的局部納流控簡介1.5 本章小結參考文獻第2章 微流控芯片壓差流動2.1 連續介質流動方程組2.1.1 連續性方程2.1.2 動量方程2.1.3 能量方程2.1.4 牛頓流體與非牛頓流體2.1.5 連續性假設的適用性2.2 典型流動2.2.1 二平板間的流動2.2.2 無限長直圓管中的黏性流動2.2.3 斯托克斯流動2.3 管道流動參數計算2.3.1 管道能量損失計算公式2.3.2 管道流量公式2.3.3 管道截面尺寸對流量的影響2.3.4 復雜管網的流量計算2.4 邊界條件2.4.1 滑移邊界條件2.4.2 光滑表面滑移長度的估算2.4.3 粗糙表面滑移長度的估算2.5 應用實例2.5.1 慣性力的作用2.5.2 氣動閥門與PDMS材料模量的關系2.5.3 流體整流器2.5.4 多功能脈沖流動微過濾器2.6 本章小結參考文獻第3章 微流控芯片電動流動3.1 微流控系統多物理場耦合電動流動方程組3.1.1 雙電層,電滲流和泊松-玻爾茲曼方程3.1.2 微流控系統電動流動多物理場耦合方程組3.2 電滲流特性和影響因素3.2.1 電滲流的焦耳熱效應3.2.2 壓強差流動的電黏性效應3.2.3 電場調控電滲流3.3 交變電滲流動3.3.1 均勻等截面微通道交變電場驅動電滲流3.3.2 交變電場調控雙電層和電解質離子運動3.3.3 對稱和非對稱電極組交變電滲流3.3.4 行波電場電滲流3.4 應用實例3.4.1 電滲流泵3.4.2 電泳分離溶液的電動進樣3.4.3 電動液體混合器3.5 本章小結參考文獻第4章 微流控芯片的傳質與傳熱4.1 傳輸過程4.1.1 分子傳輸現象4.1.2 非穩態傳輸現象4.2 流動傳質規律4.2.1 對流-擴散方程4.2.2 泰勒彌散4.2.3 有效擴散系數的計算4.2.4 T形通道擴散過程4.3 微混合器4.3.1 被動混合4.3.2 主動混合4.4 傳熱現象4.4.1 微尺度傳熱基本特征4.4.2 典型的微尺度熱物理效應4.5 應用實例4.5.1 濃度梯度的形成4.5.2 微流控免疫測定芯片的性能優化4.5.3 微流控聚合黴鏈式反應4.5.4 基于相變原理的微閥4.6 本章小結參考文獻第5章 微通道中的液滴運動5.1 微尺度多相流液滴動力學的基本原理5.1.1 液滴動力學中的無量綱參數5.1.2 潤濕現象5.1.3 微通道中的液滴流動行為5.2 微通道中的液滴操控5.2.1 液滴生成方式5.2.2 液滴輸運方式5.2.3 具有粗糙表面通道內的液滴運動5.2.4 液滴分選與定位5.2.5 液滴融合5.3 應用實例5.3.1 液滴的混合增強5.3.2 微生物研究5.3.3 微反應器5.3.4 液滴/氣泡邏輯5.4 本章小結參考文獻第6章 表面潤濕現象6.1 基本概念6.1.1 潤濕性6.1.2 真實表面6.1.3 分離壓力6.2 毛細效應6.2.1 液滴的形狀6.2.2 彎月面6.2.3 毛細提升簡介6.3 液滴在固體表面的運動6.3.1 液滴移動的速度6.3.2 液滴的鋪展6.3.3 潤濕性梯度驅動的液滴運動6.4 數字微流控6.4.1 電潤濕的基本概念6.4.2 Taylor-Melcher漏電介質模型6.4.3 電潤濕下的液滴運動6.4.4 交流電潤濕6.4.5 納尺度電潤濕6.5 應用實例6.5.1 蛋白質組學6.5.2 DNA處理6.5.3 基于電潤濕技術的聚合黴鏈式反應6.5.4 集成電路的冷卻6.6 本章小結參考文獻第7章 微流控芯片的粒子受力和運動7.1 粒子表面特性與運動的描述7.1.1 溶液中粒子的表面特性7.1.2 溶液中粒子運動的一般描述7.1.3 受限粒子的運動7.2 粒子電泳與介電電泳7.2.1 粒子電泳7.2.2 粒子介電電泳7.3 粒子的其他作用力7.3.1 磁場力和磁泳7.3.2 聲駐波力7.3.3 光輻射力7.4 納米粒子的布朗運動7.4.1 朗之萬方程7.4.2 粒子擴散與熱力學力7.4.3 納米粒子布朗運動的應用7.5 細胞的操控7.5.1 細胞及細胞操控的特點7.5.2 細胞操控的一般方法7.5.3 細胞的特殊操控方法7.6 本章小結參考文獻第8章 微流控芯片流動的數值模擬方法8.1 基于連續性的微流動數值模型8.1.1 微尺度電滲流數值模擬8.1.2 液滴/氣泡的數值模擬方法8.2 基于非連續性的微流動計算模擬8.2.1 分子動力學模擬8.2.2 格子-玻爾茲曼算法8.2.3 耗散顆粒動力學算法8.3 流體力學計算軟件和開放源代碼介紹8.4 本章小結參考文獻第9章 微尺度流動測量方法9.1 MicroPIV/PTV速度測量系統9.1.1 粒子圖像測速原理9.1.2 MicroPIV/PTV系統組成9.1.3 MicroPIV/PTV系統主要參數及特點9.2 NanoPIV/PTV速度測試技術9.2.1 全內反射技術原理9.2.2 NanoPIV系統組成及主要技術參數9.3 激光掃描共聚焦系統9.3.1 掃描共聚焦顯微鏡的成像原理9.3.2 激光掃描共聚焦系統組成和主要參數9.4 壓力與流量測量9.4.1 壓力測量9.4.2 流量測量9.4.3 流量/壓力控制儀9.5 溫度和濃度測量9.5.1 溫度測量9.5.2 濃度測量9.6 微流動測量實例9.6.1 應用MicroPIV技術測量微液滴流場9.6.2 應用共聚焦顯微鏡測量液滴內部流場9.7 本章小結參考文獻結束語專業詞匯索引

章节摘录
版權頁︰第一章緒論1.1微流控芯片流體是物質的重要存在形式,流體的流動是自然界最基本的現象之一通常把在微米尺度空間里流動的流體稱為微流體,對以層流或低雷諾數為主要特征的微流體的操控相應地簡稱為微流控。微流控芯片是一種以在微米尺度空間對流體進行操控為主要特征的科學技術,具有將生物、化學等實驗室的基本功能微縮到一個幾平方厘米芯片上的能力,因此又稱為芯片實驗室。在現階段,主流形式的微流控芯片多由微通道形成網絡,以可控流體貫穿整個系統,用以實現常規化學或生物等實驗室的各種功能。微流控芯片的基本特征和最大優勢是多種單元技術在微小可控平台上靈活組合和規模集成〔1,2〕。20世紀90年代初,Manz等〔3〕采用芯片實現了此前一直在毛細管內完成的電泳分離,顯示了它作為一種分析化學工具的潛力;90年代中期,美國國防部提出對士兵個體生化自檢裝備的手提化需求催生了世界範圍內微流控芯片的研究;在整個90年代,微流控芯片更多地被認為是一種分析化學平台,並往往和“微全分析系統”概念混用。2000年,Whitesides小組〔4〕關于PDMS(聚二甲基 氧烷,或稱 橡膠)軟刻蝕的方法在Electrophoresis上發表,2002年Quake小組〔5〕以微閥微泵控制為主要特征的題為“微流控芯片大規模集成”的文章在Science上發表,這些里程碑式的工作使學術界和產業界看到了微流控芯片超越“微全分析系統”的概念而發展成為一種重大科學技術的潛在能力。
编辑推荐
《微流控芯片中的流體流動》主要針對微流控芯片中“單元操縱”部分的流動現象,沒有包括“芯片加工”和“檢測技術”中的相關內容。考慮到微流控芯片的流動以液體為主,微尺度的氣體運動、傳熱學等內容沒有涵括。每章在基本理論闡述之後,給出應用實例,便于讀者參考。《微流控芯片中的流體流動》可供從事微流控芯片研究和應用的科研人員、高校師生閱讀,也可供企業工程技術和設計人員參考,同時可作為相關專業研究生教材。


下载链接

微流控芯片中的流體流動下載

评论与打分
  •     微流控芯片中的流體流動
  •     書中80%內容我比較熟悉,但整理成文還是需要很大的勇氣和耐心,感謝李老師的辛勤付出,相信此書的價值隨著微納世界的日益廣闊會更加彰顯其價值。
    偶不喜歡電動這一章,有點趕,不細致,過于偏重仿真
  •     內容非常好,值得購買,給力
  •     這絕對是本好書,哈哈哈
  •     需要有足夠的數學功底閱讀
  •     幫人買的,質量還行
  •     還可以吧,書中有具體的運用案例。
  •     不錯的書,值得專業人員參考
  •     從目錄上看,內容的安排還可以,但是各部分的具體介紹不詳細,而且書中錯誤太多
  •     書很好,內容很有用。