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微流控芯片中的流體流動

出版社：科學(xué)出版社出版時間：2012-03-01
開本： 24cm 頁數(shù)： 12,282頁
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微流控芯片中的流體流動 版權(quán)信息

微流控芯片中的流體流動 內(nèi)容簡介

本書針對微流控芯片中的流體操控, 從流體力學(xué)的角度講解了流體流動的機理。緒論部分闡述了微尺度流體力學(xué)研究的主要內(nèi)容和微流動的主要特點 ; 后續(xù)章節(jié)根據(jù)芯片中流動介質(zhì)的不同, 按照簡單介質(zhì)流動和復(fù)雜介質(zhì)流動分別論述, 各章首先介紹相關(guān)流體運動方程, 然后講解基本物理概念和力學(xué)原理, 同時介紹一些常用工程公式, *后給出應(yīng)用實例。

微流控芯片中的流體流動 目錄

目錄
主要符號表
第1章緒論.
1.1微流控芯片2
1.2微流控芯片的流動機理研究4
1.2.1微流控學(xué)與微尺度流體力學(xué)4
1.2.2微流控芯片中流動研究的框架.6
1.3微尺度流動的研究內(nèi)容及特點8
1.3.1微尺度流動的主要研究內(nèi)容8
1.3.2微尺度流動的主要特點14
1.4微流控芯片中的局部納流控簡介17
1.5本章小結(jié)四
參考文獻19
第Z章微流控芯片壓差流動22
2.1連續(xù)介質(zhì)流動方程組23
2.1.1連續(xù)性方程23
2.1.2動量方程24
2.1.3能量方程25
2.1.4牛頓流體與非牛頓流體25
2.1.5連續(xù)性假設(shè)的適用性27
2.2典型流動28
2.2.1二平板間的流動28
2.2.2元限長直圓管中的秸性流動30
2.2.3斯托克斯流動31
2.3管道流動參數(shù)詐算32
2.3.1管道能量損失計算公式.32
2.3.2管道流量公式33
2.3.3管道截面尺寸對流量的影響34
2.3.4復(fù)雜管網(wǎng)的流量計算36
2.4邊界條件38
2.4.1滑移邊界條件38
2.4.2光滑表面滑移長度的估算41
2.4.3粗糙表面滑移長度的估算43
2.5應(yīng)用實例45
2.5.1慣性力的作用45
2.5.2氣動閥門與PDMS材料模量的關(guān)系46
2.5.3流體整流器48
2.5.4多功能脈神流動徽過濾器48
2.6本章小結(jié)50
參考文獻50
第3章微流擅芯片電動流動52
3.1微流控系統(tǒng)多物理場搞合電動流動方程組.53
3.1.1雙電層，電滲流和怕松-玻爾茲曼方程53
3.1.2徽流控系統(tǒng)電動流動多物理場捐合方程組61
3.2電滲流特性和影響因素65
3.2.1電滲流的焦耳熟效應(yīng)65
3.2.2壓強差流動的電截性效應(yīng)70
3.2.3電場調(diào)控電滲流72
3.3交變電滲流動76
3.3.1均句等截面微通道交變電場驅(qū)動電滲流77
3.3.2交變電場調(diào)控雙電層和電解質(zhì)離子運動84
3.3.3對稱和非對稱電極組交變電滲流87
3.3.4行披電場電滲流88
3.4應(yīng)用實例91
3.4.1電滲梳泵91
3.4.2電泳分離溶液的電動進祥92
3.4.3電動液體棍合器93
3.5本章小結(jié)94
參考文獻94
第4章微流控芯片的傳質(zhì)與傳熱99
4.1傳輸過程100
4.1.1分子傳輸現(xiàn)象100
4.1.2非穩(wěn)態(tài)傳輸現(xiàn)象102
4.2流動傳質(zhì)規(guī)律102
4.2.1對流-擴散方程102
4.2.2泰勒彌散103
4.2.3有效擴散系數(shù)的計算104
4.2.4T形通道擴散過程104
4.3微混合器105
4.3.1被動掘舍105
4.3.2主動棍合107
4.4傳熱現(xiàn)象108
4.4.1微尺度傳熱基本特征108
4.4.2典型的微尺度熱物理效應(yīng)108
4.5應(yīng)用實例111
4.5.1濃度梯度的形成111
4.5.2微流控免疫測定芯片的性能優(yōu)化113
4.5.3微流控聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)115
4.5.4基于相變原理的微閥117
4.6本章小結(jié)118
參考文獻118
第5章微通道中的液滴運動120
5.1微尺度多相流液滴動力學(xué)的基本原理121
5.1.1液滴動力學(xué)中的無量綱參數(shù)121
5.1.2潤濕現(xiàn)象122
5.1.3徽通道中的液滴流動行為123
5.2微通道中的液滴操控126
5.2.1液滴生成方式126
5.2.2液滴輸運方式128
5.2.3具有粗糙表面通道內(nèi)的液滴運動129
5.2.4液滴分選與定位130
5.2.5液滴融合131
5.3應(yīng)用實例132
5.3.1灌滿的混合增強132
5.3.2微生物研究134
5.3.3微反應(yīng)器135
5.3.4液滴/氣泡邏輯136
5.4本章小結(jié)138
參考文獻138
第6章表面潤濕現(xiàn)象140
6.1基本概念141
6.1.1潤濕性141
6.1.2真實表面143
6.1.3分離壓力147
6.2毛細(xì)效應(yīng)149
6.2.1液滴的形狀149
6.2.2彎月面150
6.2.3毛細(xì)提升簡介151
6.3液滴在固體表面的運動153
6.3.1被滴移動的速度153
6.3.2液滴的鋪展154
6.3.3潤濕性梯度驅(qū)動的液滴運動156
6.4數(shù)字微流控158
6.4.1電潤濕的基本概念158
6.4.2Taylor-Melcher漏電介質(zhì)模型161
6.4.3電潤濕下的液滴運動163
6.4.4交流電潤濕167
.6.4.5納尺度電潤濕170
6.5應(yīng)用實例173
6.5.1蛋白質(zhì)組學(xué)174
6.5.2DNA處理175
6.5.3基于電潤濕技術(shù)的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)177
6.5.4集成電路的冷卻178
6.6本章小結(jié)179
參考文獻180
第7章微流控芯片的粒子受力和運動184
7.1粒子表面特性與運動的描述185
7.1.1溶液中粒子的表面特性185
7.1.2溶液中橙子運動的一般描述186
7.1.3受限粒子的運動190
7.2粒子電泳與介電電泳193
7.2.1粒子電泳193
7.2.2粒子介電電泳194
7.3粒子的其他作用力198
7.3.1磁場力和磁泳198
7.3.2聲駐波力199
7.3.3光輻射力200
7.4納米粒子的布朗運動201
7.4.1朗之萬方程202
7.4.2粒子擴散與熱力學(xué)力203
7.4.3納米粒子布朗運動的應(yīng)用204
7.5細(xì)胞的操控206
7.5.1細(xì)胞及細(xì)胞操撞的特點206
7.5.2細(xì)胞操撞的一般方法208
7.5.3細(xì)胞的特殊操控方法215
7.6本章小結(jié)219
參考文獻219
第8章撒謊控芯片流動的數(shù)值模擬方法222
8.1基于連續(xù)性的微流動數(shù)值模型225
8.1.1微尺度電滲流數(shù)值模擬225
8.1.2液滴/氣泡的數(shù)值模擬方法232
8.2基于非連續(xù)性的微流動計算模擬235
8.2.1分子動力學(xué)模擬235
8.2.2格子-玻爾茲曼算法237
8.2.3耗散顆粒動力學(xué)算法240
8.3流體力學(xué)計算軟件和開放源代碼介紹244
8.4本章小結(jié)245
參考文獻245
第9章微尺度流動測量方法249
9.1Mi oPIV/PTV速度測量系統(tǒng)250
9.1.1粒子圖像測速原理250
9.1.2MicroPIV/PTV系統(tǒng)組成251
9.1.3MicroPIV/PTV系統(tǒng)主要參數(shù)及特點253
9.2NanoPIV/PTV速度測試技術(shù)258
9.2.1全內(nèi)反射技術(shù)原理258
9.2.2N血。PIV系統(tǒng)組成及主要技術(shù)參數(shù)259
9.3激光掃描共聚焦系統(tǒng)260
9.3.1掃描共聚焦顯微鏡的成像原理260
9.3.2激光掃描共聚焦系統(tǒng)組成和主要參數(shù)262
9.4壓力與流量測量264
9.4.1壓力測量264
9.4.2流量測量265
9.4.3流量/壓力控制儀266
9.5溫度和濃度測量267
9.5.1溫度測量267
9.5.2濃度測量269
9.6微流動測量實例270
9.6.1應(yīng)用MicroPIV技術(shù)測量微液滴流場270
9.6.2應(yīng)用共聚焦顯微鏡測量液滴內(nèi)部流場271
9.7本章小結(jié)272
參考文獻272
結(jié)束語275
專業(yè)詞匯索引277
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