微流控芯片中的流体流动

序

前言

主要符号表

第1章 绪论

1.1 微流控芯片

1.2 微流控芯片的流动机理研究

1.2.1 微流控学与微尺度流体力学

1.2.2 微流控芯片中流动研究的框架

1.3 微尺度流动的研究内容及特点

1.3.1 微尺度流动的主要研究内容

1.3.2 微尺度流动的主要特点

1.4 微流控芯片中的局部纳流控简介

1.5 本章小结

参考文献

第2章 微流控芯片压差流动

2.1 连续介质流动方程组

2.1.1 连续性方程

2.1.2 动量方程

2.1.3 能量方程

2.1.4 牛顿流体与非牛顿流体

2.1.5 连续性假设的适用性

2.2 典型流动

2.2.1 二平板间的流动

2.2.2 无限长直圆管中的黏性流动

2.2.3 斯托克斯流动

2.3 管道流动参数计算

2.3.1 管道能量损失计算公式

2.3.2 管道流量公式

2.3.3 管道截面尺寸对流量的影响

2.3.4 复杂管网的流量计算

2.4 边界条件

2.4.1 滑移边界条件

2.4.2 光滑表面滑移长度的估算

2.4.3 粗糙表面滑移长度的估算

2.5 应用实例

2.5.1 惯性力的作用

2.5.2 气动阀门与PDMS材料模量的关系

2.5.3 流体整流器

2.5.4 多功能脉冲流动微过滤器

2.6 本章小结

参考文献

第3章 微流控芯片电动流动

3.1 微流控系统多物理场耦合电动流动方程组

3.1.1 双电层，电渗流和泊松-玻尔兹曼方程

3.1.2 微流控系统电动流动多物理场耦合方程组

3.2 电渗流特性和影响因素

3.2.1 电渗流的焦耳热效应

3.2.2 压强差流动的电黏性效应

3.2.3 电场调控电渗流

3.3 交变电渗流动

3.3.1 均匀等截面微通道交变电场驱动电渗流

3.3.2 交变电场调控双电层和电解质离子运动

3.3.3 对称和非对称电极组交变电渗流

3.3.4 行波电场电渗流

3.4 应用实例

3.4.1 电渗流泵

3.4.2 电泳分离溶液的电动进样

3.4.3 电动液体混合器

3.5 本章小结

参考文献

第4章 微流控芯片的传质与传热

第5章 微通道中的液滴运动

第6章 表面润湿现象

第7章 微流控芯片的粒子受力和运动

第8章 微流控芯片流动的数值模拟方法

第9章 微尺度流动测量方法

结束语

专业词汇索引

李战华等编著的这本《微流控芯片中的流体流动》主要针对微流控芯片中“单元操纵”部分的流动现象，没有包括“芯片加工”和“检测技术”中的相关内容。第2章至第4章介绍微流控芯片中均匀单相液体流动基本原理，包括压力差流动、电动流动，以及多物理场流动耦合机理。第5章至第7章介绍含有离散液滴、气泡、粒子及细胞等复杂介质的流动，以及它们在不同相界面上的运动。第8章、第9章分别介绍微流控芯片流动数值模拟方法和实验技术。考虑到微流控芯片的流动以液体为主，微尺度的气体运动、传热学等内容没有涵括。每章在基本理论阐述之后，给出应用实例，便于读者参考。李战华等编著的这本《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。