[按需印刷] 微流控芯片中的流體流動(精) 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

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圖書基本信息

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書名：微流控芯片中的流體流動
ISBN：9787030335203
著者：李戰華，吳健康，鬍國慶，鬍國輝
齣版社：科學齣版社
POD版定價：148元
正文語言：中文
裝幀：平裝
開本：16
頁數：300
字數：345000

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讀者對象：

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《微流控芯片中的流體流動》可供從事微流控芯片（Labonachip）研究和應用的科研人員、高校師生閱讀，有關設計的工程技術人員參考，也可做研究生教材。

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內容簡介

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《微流控芯片中的流體流動》針對微流控芯片中的"單元操縱"技術（《微流控芯片實驗室》林炳承等著，科學齣版社，2006），從流體力學角度講解流動機理。緒論闡述瞭微流控芯片與微流動的關係、微流動與宏觀流動的區彆。按照驅動流動的主要梯度量分為壓力驅動流（第二章）、電動流（第三章）和傳質與傳熱（第四章）。對需要考慮相間參數作用的復雜流動分為液滴運動（第五章）、界麵浸潤（第六章）、粒子運動（第七章）和細胞微環境及人工器官（第八章）。微流動研究手段在微尺度數值模擬（第九章）和微尺度流動測量（第十章）進行介紹。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，給齣一些常用工程公式，並通過應用實例便於讀者理解公式的使用，力求《微流控芯片中的流體流動》成為微流控芯片研究人員愛看，又基本能看懂的基礎性的理論讀物。

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目錄

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序
前言
主要符號錶
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 二平闆間的流動
2.2.2 無限長直圓管中的黏性流動
2.2.3 斯托剋斯流動
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 管道截麵尺寸對流量的影響
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 光滑錶麵滑移長度的估算
2.4.3 粗糙錶麵滑移長度的估算
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 多功能脈衝流動微過濾器
2.6 本章小結
參考文獻
第3章 微流控芯片電動流動
3.1 微流控係統多物理場耦閤電動流動方程組
3.1.1 雙電層,電滲流和泊鬆-玻爾茲曼方程
3.1.2 微流控係統電動流動多物理場耦閤方程組
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 均勻等截麵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 電動液體混閤器
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 有效擴散係數的計算
4.2.4 T形通道擴散過程
4.3 微混閤器
4.3.1 被動混閤
4.3.2 主動混閤
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 微流控免疫測定芯片的性能優化
4.5.3 微流控聚閤酶鏈式反應
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 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 具有粗糙錶麵通道內的液滴運動
5.2.4 液滴分選與定位
5.2.5 液滴融閤
5.3 應用實例
5.3.1 液滴的混閤增強
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 錶麵潤濕現象
6.1 基本概念
6.1.1 潤濕性
6.1.2 真實錶麵
6.1.3 分離壓力
6.2 毛細效應
6.2.1 液滴的形狀
6.2.2 彎月麵
6.2.3 毛細提升簡介
6.3 液滴在固體錶麵的運動
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 基於電潤濕技術的聚閤酶鏈式反應
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 粒子錶麵特性與運動的描述
7.1.1 溶液中粒子的錶麵特性
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速度測量係統
9.1.1 粒子圖像測速原理
9.1.2 MicroPIV/PTV係統組成
9.1.3 MicroPIV/PTV係統主要參數及特點
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係統組成及主要技術參數
9.3 激光掃描共聚焦係統
9.3.1 掃描共聚焦顯微鏡的成像原理
9.3.2 激光掃描共聚焦係統組成和主要參數
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/壓力控製儀
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

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好的，這是一份關於微流控芯片中的流體流動主題的圖書簡介，但內容聚焦於該領域之外的、相關但不同的研究方嚮或技術，確保不提及您提供的特定書名及其內容： --- 探索復雜係統的模擬與設計：先進計算方法在材料科學與生物工程中的應用 本書將讀者帶入一個前沿領域，深入探討如何利用先進的計算模擬技術，特彆是多尺度建模、高性能計算（HPC）以及人工智能驅動的優化算法，來解決當代工程與科學研究中最為棘手的難題。我們著眼於係統層麵的設計與預測，而非微觀尺度的精確流體動力學模擬。 本書旨在為緻力於復雜係統設計、優化與性能預測的研究人員、工程師和高級學生提供一本全麵的參考指南。我們不再關注流體在微小通道內的精確運動學，而是將視角擴展至宏觀和介觀尺度，重點研究材料的宏觀行為、生物過程的係統整閤以及大規模工程決策的支持係統。 第一部分：多尺度建模與材料性能的預測 本部分聚焦於如何構建一個統一的計算框架，用以描述材料在不同時間與空間尺度上的行為，特彆是當材料結構決定其最終宏觀性能時。 第一章：介觀尺度下的晶格動力學與本構關係建立 本章首先迴顧瞭從原子尺度模擬（如分子動力學，MD）嚮介觀尺度（如相場法，Phase-Field Modeling）過渡的關鍵挑戰。重點討論瞭如何利用有限元分析（FEA）結閤晶格動力學的結果來準確預測新型復閤材料在極端載荷下的塑性變形與斷裂韌性。我們詳細分析瞭如何通過計算材料學方法，快速迭代齣具有特定熱力學穩定性和機械強度的晶體結構。 第二章：連續介質力學的高級應用：非綫性與損傷模型 本章深入探討瞭連續介質力學在工程實踐中的局限性與突破。內容涵蓋瞭在處理材料疲勞、蠕變和多相場耦閤問題時，如何構建和求解高度非綫性的偏微分方程組。特彆關注瞭如何將損傷力學模型（如內聚力模型CDM）與傳統的結構分析框架相結閤，以預測大型結構件在長期服役條件下的壽命周期。 第三章：麵嚮應用的跨尺度數據融閤策略 材料的性能往往是多尺度現象共同作用的結果。本章探討瞭數據驅動的方法，用於融閤來自不同尺度的模擬結果與實驗觀測數據。我們介紹瞭貝葉斯推斷方法在校準模型參數中的應用，以及如何利用數據降維技術，從海量的分子模擬數據中提取齣對宏觀模擬有指導意義的有效參數集。 第二部分：生物係統工程：從細胞群體到組織工程 本部分將計算工具應用於生物醫學工程領域，重點關注大規模細胞群落的行為預測、生物反應器的優化設計以及藥物遞送係統的係統集成。 第四章：群體感應與細胞遷移的宏觀動力學模型 本書超越瞭單個細胞的力學分析，轉而研究細胞群體在三維支架或培養基質中的相互作用。我們詳細闡述瞭如何應用反應-擴散方程、Agent-Based Models（ABM）和元胞自動機（CA）來模擬腫瘤生長、傷口愈閤過程中細胞的集體遷移模式，以及它們如何響應環境中的化學梯度信號。 第五章：生物反應器優化：過程控製與環境調控 在組織工程和生物製藥領域，高效的生物反應器設計至關重要。本章側重於利用計算流體力學（CFD）來分析反應器內物料混閤、傳質與傳熱的效率，但重點在於宏觀操作變量的優化，如攪拌速率、氣體供應和營養液循環策略，以確保細胞獲得均勻的生長環境，而非關注微觀的剪切應力。 第六章：藥物遞送係統的係統集成與藥代動力學（PK）預測 本章探討瞭如何整閤多個尺度的模型來預測體內藥物的有效分布與代謝。我們構建瞭器官水平的生理藥代動力學（PBPK）模型，用於模擬藥物在人體不同組織間的吸收、分布、代謝和排泄過程。重點在於如何根據患者的生理參數調整給藥方案，實現個性化治療的計算支持。 第三部分：高性能計算與優化設計方法論 高效解決復雜工程問題的關鍵在於計算架構與算法的優化。本部分詳細介紹瞭支撐上述研究的計算科學基礎。 第七章：大規模並行計算的架構選擇與編程範式 本章迴顧瞭現代HPC集群的架構特點（如GPU加速、異構計算），並詳細比較瞭針對有限元、有限體積等數值方法的領域分解法（Domain Decomposition Methods）與隱式/顯式求解器的並行化策略。重點在於如何高效地管理大規模矩陣運算，以實現分鍾級的模擬迭代。 第八章：深度學習在工程優化中的前沿應用 本書將人工智能視為加速設計迭代的強大工具。我們探討瞭如何利用深度神經網絡（DNN）來替代高成本的物理模擬步驟（即“代理模型”或Surrogate Modeling）。具體內容包括使用生成對抗網絡（GANs）來生成新的、滿足特定約束條件的結構拓撲，以及利用強化學習（RL）來實時優化動態係統（如自動化生産綫）的控製參數。 第九章：不確定性量化（UQ）與魯棒性設計 在工程決策中，量化模型輸入和結構參數的不確定性至關重要。本章詳細介紹瞭濛特卡洛模擬、隨機響應法（SRM）等技術在不確定性量化中的應用，並進一步引嚮瞭魯棒性設計（Robust Design Optimization, RDO）的實踐。目標是設計齣在麵對模型和環境的自然波動時，性能下降最小化的係統方案。 --- 本書的獨特價值在於其跨學科的整閤視角：它將先進的計算科學工具與材料科學、生物工程領域的實際問題緊密結閤，提供一套完整的、麵嚮係統級優化的理論框架和實踐指南，幫助讀者從根本上提升解決復雜工程挑戰的能力。