具体描述
《高职高专系列规划教材:智能化仪器原理及应用》从培养应用型人才的目标出发，注重理论与实践的结合，突出应用能力的培养。《高职高专系列规划教材:智能化仪器原理及应用》除介绍智能仪器的发展过程外，重点阐述了智能仪器的典型处理功能及其实现方法，其中包括仪器故障的自检功能、自动测量功能、测量误差及典型的误差处理方法以及数字滤波等；《高职高专系列规划教材:智能化仪器原理及应用》还介绍了智能仪器制造、应用过程中的常见故障、干扰及其处理方法；并以三种智能仪器的典型实例论述了智能仪器的组成原理、结构特点以及应用方法，目的是使学生掌握智能仪器的一般分析方法和提高实际应用的能力，能够做到举一反三，融会贯通。
《微纳流控芯片设计与制造技术》 图书简介 在当代科学与工程领域，对物质在微观尺度上的精确控制与操控已成为推动生物医学、化学分析以及材料科学等前沿研究的关键瓶颈。本书《微纳流控芯片设计与制造技术》深入聚焦于这一革命性技术领域，系统阐述了微纳流控芯片（Micro/Nano-fluidic Chips）从理论设计、关键材料选择到精密制造工艺的全链条技术体系。全书力求在理论深度与工程实用性之间取得平衡，旨在为研究人员、工程师及高年级学生提供一本全面、深入且具有实践指导意义的专业参考书。 第一部分：微纳流控基础理论与系统设计 本书的开篇部分奠定了理解微纳流控系统的物理和化学基础。我们首先详细回顾了流体力学在微纳尺度下的特殊性，重点讨论了雷诺数（$Re$）、佩克莱特数（$Pe$）等无量纲参数在决定流体行为（如层流主导、扩散控制混合）中的核心作用。不同于宏观流体，表面张力、毛细作用力以及电动力学效应在微纳通道内占据主导地位，这些效应的定量分析和建模被置于重要位置。 随后，章节深入探讨了流体在微纳结构中的输运现象。这包括了被动输运（如扩散、电泳迁移）和主动输运（如微泵、微阀的设计原理）。对牛顿流体和非牛顿流体在狭窄通道中的流动特性进行了详细的数学描述和数值模拟方法介绍，例如有限元法（FEM）在求解Navier-Stokes方程时的应用和挑战。 在系统设计层面，本书强调了“自顶向下”的芯片功能集成思路。从应用需求出发，系统地介绍了如何设计具有特定功能的微流控结构模块，包括：混合单元（如迷宫式混合器、流体扰动结构）、分离单元（如等电聚焦、场流分离）以及精确的流体分配与汇集网络。特别对多通道集成和片上实验室（Lab-on-a-Chip, LOC）系统的模块化设计原则进行了深入剖析，确保了系统的鲁棒性和可扩展性。 第二部分：关键材料与界面工程 微纳流控芯片的性能在很大程度上取决于其所用材料的特性以及流体与固体界面的相互作用。本部分专门探讨了构建高性能微纳流控平台所需的材料科学基础和界面调控技术。 首先，对核心基底材料进行了分类和比较，包括聚合物（如PDMS、PMMA、COC）、玻璃/硅基材料以及新型功能性材料。对于PDMS，详细讨论了其优缺点、气体渗透性、表面能调控方法，以及在长期实验中可能出现的溶胀和吸附问题。对于无机材料，则侧重于硅微加工技术和玻璃的键合工艺。 核心内容之一是表面功能化与界面工程。微纳通道的内壁通常具有高比表面积，这使得壁面效应（如吸附、润湿性）对流体行为影响显著。本书系统介绍了多种表面改性技术，包括： 1. 亲/疏水性调控： 利用自组装单分子层（SAMs）或聚合物接枝技术实现对流体行为的精确控制，例如用于液滴生成和油水界面稳定化。 2. 生物相容性修饰： 针对生物分析应用，重点阐述了如何通过化学偶联（如胺基、羧基活化）将抗体、DNA探针或细胞粘附分子固定在芯片表面，确保生物分子的活性和稳定性。 3. 导电性与电化学活性界面： 探讨了在电驱动流控系统中如何引入导电聚合物或金属纳米结构以优化电场分布。 第三部分：微纳加工与集成制造工艺 本部分是连接理论与实物的桥梁，详细介绍了从设计蓝图到物理芯片制造的各项核心工艺。 微加工技术部分，首先系统介绍了传统的光刻技术在微纳结构制备中的应用，包括光刻胶的选择、曝光机参数对分辨率的影响，以及干法和湿法刻蚀技术（如反应离子刻蚀RIE、深反应离子刻蚀DRIE）在构建高深宽比结构中的关键参数控制。 随后，重点突出了软光刻技术（Soft Lithography），特别是PDMS基芯片的制备流程。内容涵盖了模具的制作、PDMS的浇铸、固化，以及关键的键合步骤（如等离子体键合、热键合）。对键合过程中的缺陷控制、气泡去除和键合强度优化进行了详尽的讨论。 此外，本书还涵盖了新兴和互补的制造技术： 3D打印与增材制造： 讨论了高分辨率光固化（DLP/SLA）技术在快速原型制作和复杂三维结构构建中的潜力与局限。 激光诱导技术： 介绍利用飞秒激光直接在玻璃、聚合物内部写入光波导或微通道的“一材成型”方法。 后处理与互联： 讨论了芯片的流体接口（如Luer接口、O形环密封）的集成，以及如何将芯片与其他微系统（如传感器、检测单元）进行可靠的电学和流体连接，实现功能系统的整体封装。 第四部分：传感、检测与应用展望 在制造出高性能的微纳流控芯片后，如何高效地进行样品处理、分析和信号输出是实现其应用价值的最后一步。 在片上检测方面，本书详细分析了多种集成传感技术： 1. 光学检测： 荧光、拉曼散射在微流控环境中的耦合优化，包括全内反射荧光（TIRF）技术在极低浓度检测中的应用。 2. 电化学检测： 讨论了微电极阵列（MEA）的设计与集成，用于细胞电生理记录或电化学免疫传感。 3. 电阻抗谱（EIS）检测： 阐述了利用微通道内阻抗变化进行细胞计数、细胞粘附监测或介电泳分离的原理。 应用展望部分，本书结合实际案例，展示了微纳流控技术在多个尖端领域的突破性进展： 单细胞分析： 如何利用微滴流技术实现高通量的细胞分选和基因表达分析。 即时检验（POCT）： 探讨了低成本、集成化的诊断芯片设计思路，满足快速、便携的需求。 微反应器与合成化学： 展示了微纳通道如何通过精确控制温度和混合时间，实现高效、安全的化学反应。 本书结构严谨，内容涵盖了从基础物理到先进制造的完整技术栈，配有丰富的插图、公式推导和工程实例，旨在成为微纳流控领域不可或缺的工具书。
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