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微流控晶元中的流體流動

作者：編者:李戰華//吳健康//胡國慶//胡國輝|責編:牛宇鋒
出版社：科學
ISBN：9787030335203

出版日期：2012/03/01
裝幀：平裝
頁數：282

人民幣：RMB 128 元售價：元

內容大鋼

本書針對微流控晶元中的流體操控，從流體力學的角度講解了流體流動的機理。其中，緒論闡述了微尺度流體力學研究的主要內容和微流動的主要特點。後續章節根據晶元中流動介質的不同分為簡單介質流動和複雜介質流動，具體安排如下：簡單介質流動按照驅動流動的主要梯度量壓力、電場、濃度和溫度分為壓力驅動流（第2章）電驅動流（第3章）和傳質與傳熱（第4章）；複雜介質流動分為微管道內的液滴運動（第5章）表/界面浸潤（第6章）、粒子與細胞的運動（第7章）。為了使讀者了解微流動的研究方法，增加了微尺度數值模擬（第8章）和微尺度流動測量（第9章）各章先介紹相關流體運動方程，然後講解基本物理概念和力學原理，同時介紹一些常用工程公式，最後給出幾個應用實例，便於讀者理解公式的使用。
本書可供從事微流控晶元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。

作者介紹

編者:李戰華//吳健康//胡國慶//胡國輝|責編:牛宇鋒

主要符號表
第1章  緒論
  1.1  微流控晶元
  1.2  微流控晶元的流動機理研究
    1.2.1  微流控學與微尺度流體力學
    1.2.2  微流控晶元中流動研究的框架.
  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  微流控晶元中的局部納流控簡介
  1.5  本章小結四
參考文獻
第2章  微流控晶元壓差流動
  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  元限長直圓管中的秸性流動
    2.2.3  斯托克斯流動
  2.3  管道流動參數詐算
    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  複雜管網的流量計算
  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材料模量的關係
    2.5.3  流體整流器
    2.5.4  多功能脈神流動徽過濾器
  2.6  本章小結
參考文獻
第3章  微流擅晶元電動流動
  3.1  微流控系統多物理場搞合電動流動方程組.
    3.1.1  雙電層，電滲流和怕松-玻爾茲曼方程
    3.1.2  徽流控系統電動流動多物理場捐合方程組
  3.2  電滲流特性和影響因素
    3.2.1  電滲流的焦耳熟效應
    3.2.2  壓強差流動的電截性效應
    3.2.3  電場調控電滲流
  3.3  交變電滲流動
    3.3.1  均句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  行披電場電滲流
  3.4  應用實例
    3.4.1  電滲梳泵
    3.4.2  電泳分離溶液的電動進祥
    3.4.3  電動液體棍合器
  3.5  本章小結
參考文獻
第4章  微流控晶元的傳質與傳熱
  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  有效擴散係數的計算
    4.2.4  T形通道擴散過程
  4.3  微混合器
    4.3.1  被動掘舍
    4.3.2  主動棍合
  4.4  傳熱現象
    4.4.1  微尺度傳熱基本特徵
    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  微流控免疫測定晶元的性能優化
    4.5.3  微流控聚合?鏈式反應
    4.5.4  基於相變原理的微閥
  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  徽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  灌滿的混合增強
    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  被滴移動的速度
    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  基於電潤濕技術的聚合?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  微流控晶元的粒子受力和運動
  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  溶液中橙子運動的一般描述
    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  細胞及細胞操撞的特點
    7.5.2  細胞操撞的一般方法
    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  撒謊控晶元流動的數值模擬方法
  8.1  基於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  基於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-玻爾茲曼演算法
    8.2.3  耗散顆粒動力學演算法
  8.3  流體力學計算軟體和開放源代碼介紹
  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  N血。PIV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
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