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| 編輯推薦： |
海洋微污染物微流控智能检测技术与应用，本书全面系统介绍了微流控芯片技术在海洋环境保护领域的智能检测技术与应用案例。
微流控芯片实验室及其发展历程
微流控芯片分类、设计软件、常用实验设备和应用领域
微流控芯片中的物理场
微流控芯片材料与加工工艺
微流控芯片中的前处理与检测技术
数字微流控技术
微流控芯片在船舶海洋环境中的应用
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| 內容簡介： |
微流控芯片技术是一门基于物理化学和分析化学，并借助纳米技术和微机械，在生物化学和生物医学工程的推动下兴起的多学科交叉融合的学科，具有自动化、小型化、集成化、耗样少、反应速度快等诸多优势，应用前景非常广阔。自从微流控芯片技术诞生以来便得以迅速发展，引起了学术界和产业界的高度关注，成为一门具有战略意义的新兴科学技术。
本书旨在向广大读者介绍微流控芯片技术的基础理论和前沿应用。全书共分为6章，内容涵盖微流控技术基础理论与发展历程、微流控芯片中的物理场、微流控芯片材料与加工工艺、微流控芯片中的前处理与检测技术、数字微流控技术，以及微流控芯片在船舶海洋环境中的应用。书中介绍了微流控技术的基本理论、基本方法、关键技术和最新的研究进展。本书适合作为微流控技术、分析化学、生物技术和微机电系统（MEMS）等相关领域科研人员和技术人员的参考资料。
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| 關於作者： |
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王俊生，大连海事大学教授，主要从事光电传感与微流控芯片光电检测技术及其在船舶海洋环境中的应用基础研究，并作为辽宁省重点实验室负责人，大连市重点领域创新团队负责人，入选辽宁省“百千万人才工程”百层次、交通运输青年科技英才、首批辽宁省“兴辽英才计划-青年拔尖人才”、辽宁省创新人才支持计划，大连市杰出青年科技人才支持计划。研发了基于光电微纳传感的生物污染物快速检测成套装备，应用于海事、海关检疫检验、海产养殖、污染物检测、生物医药卫生等领域，并得到应用单位的一致好评，打破国外进口产品垄断，达到国际领先水平，产生显著的社会效益。获得了辽宁省技术发明一等奖（排名第1，2020）、中国海洋工程科学技术奖一等奖（排名第2，2019）、中国航海学会技术发明一等奖（排名第2，2020）、中国航海学会青年科技奖（独立获奖）、大连市技术发明二等奖（排名第1，2020，2018）、辽宁省自然科学学术成果奖二等奖（排名第1）、辽宁医学科技奖三等奖（排名第2）、大连市自然科学优秀学术论文一等奖（排名第1）。担任国家科技奖评审专家、交通运输部科技专家库专家，以及本学科多个国际学术期刊编委及审稿人。承担了国家重点研发计划项目课题、国家自然科学基金项目和省部级重点项目27项。发表论文70余篇，其中SCI期刊论文44篇、EI收录20余篇次，申请国家发明专利40余项、国际PCT专利1项，以一发明人获授权发明专利21项，软件著作权3项，专利成果转化3项，向国际海事组织IMO和国际标准化组织ISO提案，相关成果得到国内外同行的广泛认可，为提升海上交通强国做出了突出贡献。
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| 目錄：
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第1章 绪论001
1.1 概述 001
1.2 微流控芯片实验室及其发展历史 002
1.2.1 微流控芯片实验室 002
1.2.2 微流控芯片实验室发展历程 002
1.2.3 微流控芯片实验室发展前景 004
1.3 微流控芯片基础 006
1.3.1 微流控芯片的基本操作单元 006
1.3.2 微流控芯片的分类 009
1.3.3 微流控芯片设计软件 011
1.3.4 常用的实验设备 012
1.4 微流控芯片的应用领域 015
1.4.1 微流控芯片在生物医学领域的应用 015
1.4.2 微流控芯片在船舶海洋环境领域的应用 015
1.4.3 微流控芯片在其他领域的应用 017
参考文献 018
第2章 微流控芯片中的物理场021
2.1 概述 021
2.2 微流控芯片中的流场模型 021
2.3 微流控芯片中的电场驱动模型 022
2.3.1 电动现象理论基础 022
2.3.2 水平油-水界面中的电动模型 025
2.3.3 空气-水界面附近的电动模型 028
2.4 微流控芯片中的浓度场模型 030
2.5 微流控芯片中的磁场模型 032
参考文献 034
第3章 微流控芯片材料与加工工艺037
3.1 概述 037
3.2 材料 037
3.2.1 硅基微流控芯片 038
3.2.2 玻璃基微流控芯片 039
3.2.3 基于聚合物的微流控芯片 040
3.2.4 基于其他材料的微流控芯片 043
3.3 微加工技术 047
3.3.1 光刻微加工技术 047
3.3.2 表面微加工技术 048
3.3.3 体微加工技术 050
3.3.4 基于三维打印的微加工技术 053
3.3.5 基于激光直写的微加工技术 053
3.3.6 基于电化学的微加工技术 056
3.3.7 其他微加工技术 057
3.4 制作工艺 059
3.4.1 基于无机材料的微流控芯片制作 059
3.4.2 基于聚合物的微流控芯片制作 062
3.4.3 微流控芯片表面改性技术 064
3.4.4 微流控芯片封装 066
3.5 微流控芯片制作环境 070
3.5.1 超净间 070
3.5.2 洁净度分级 071
3.5.3 超净间组成及设备 074
3.5.4 超净间应用 080
3.5.5 超净间管理制度及安全细则 081
参考文献 083
第4章 微流控芯片中的前处理与检测技术089
4.1 概述 089
4.2 样品前处理 089
4.2.1 固相萃取技术 089
4.2.2 膜分离技术 090
4.3 光学检测技术 095
4.3.1 激光诱导荧光分析检测技术 095
4.3.2 化学发光检测技术 101
4.3.3 紫外吸收光度检测技术 108
4.4 电化学检测技术 110
4.4.1 单种类电化学检测技术 111
4.4.2 复合电化学检测技术 118
4.5 质谱检测技术 119
4.5.1 气相分析技术 121
4.5.2 液相分析技术 121
4.6 其他检测技术 122
4.6.1 生物传感器检测技术 122
4.6.2 热透镜检测技术 123
4.6.3 单分子荧光检测技术 124
参考文献 125
第5章 数字微流控技术132
5.1 概述 132
5.2 数字微流控技术理论 133
5.2.1 表面润湿 133
5.2.2 接触角 134
5.3 表面张力与介电润湿 138
5.3.1 表面张力及其调控 138
5.3.2 介电润湿 141
5.4 数字微流控液滴操控 143
5.4.1 微液滴生成机理 144
5.4.2 微液滴合并与分裂 145
5.4.3 微液滴运输 146
参考文献 148
第6章 微流控芯片在船舶海洋环境中的应用150
6.1 概述 150
6.2 微流控芯片在船舶压载水检测领域的应用 150
6.2.1 船舶压载水典型生物污染物—赤潮藻的检测 151
6.2.2 船舶压载水典型生物污染物—病原菌的检测 157
6.3 微流控芯片在船舶油液污染物检测领域的应用 160
6.4 微流控芯片在船舶油污水检测领域的应用 165
6.5 微流控芯片在海洋微塑料检测领域的应用 167
6.6 微流控芯片在海洋重金属离子检测领域的应用 171
参考文献 178
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| 內容試閱：
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分析检测技术是科学技术领域的重要组成部分，对推动全球科技创新和经济发展起到了关键作用。各国现代化步伐的加快，对检测技术的需求也日益增加，发展先进的分析检测技术和设备已经成为全球生命科学和高新技术领域的竞争热点。在当前以生命科学为主导的时代，科学技术的进步使得生命科学领域涌现出大量先进技术，以服务人类的生命健康事业，微流控技术是其中至关重要的技术之一。
微流控技术，也被称为芯片实验室（lab on a chip）或微流控芯片（microfluidic chip），是一门基于物理化学和分析化学，依托纳米技术和微机械，并随着生物化学和生物医学工程的发展而兴起的多学科交叉融合的学科。作为一种新兴的集成化技术平台，微流控芯片内部集成了微通道、微反应器、微泵、微阀等功能性微纳米结构单元，能够自动实现样品前处理、反应、富集、标记、检测和分离等多个操作。它可以将一个完整的医学或生物实验室浓缩到一块数平方厘米的芯片上，满足小型化、集成化和自动化的分析检测要求。目前，微流控技术已被广泛应用于环境检测、食品安全、药物筛选、疾病诊断、生命健康和石油化工等领域。本书在编写过程中，重点关注以下几个方面：
① 微流控芯片的发展历程与理论基础；
② 微流控芯片的加工工艺与制作环境；
③ 微流控芯片的样品处理与检测技术；
④ 数字微流控芯片技术理论及其操控；
⑤ 微流控芯片在船舶海洋环境中的应用。
具体而言，本书从微流控芯片相关科学研究的热点出发，旨在培养学生的创新研究能力和解决复杂工程问题的能力。除了传统基础实验内容，本书还编入了一些最新的前沿研究资料，反映当前环境问题的最新进展。主要内容包括微流控芯片中的物理场、微流控芯片材料与加工工艺、微流体驱动与控制技术、数字微流控技术等关键实验技术。此外，本书特别融入了船舶海洋背景高校的特色，关注微流控芯片应用领域的最新研究成果，旨在适应微流控芯片的发展趋势，满足高等学校光电信息科学与工程、机械工程、材料科学、环境工程等相关专业的教学需求。
本书是著者对近年来微流控芯片在船舶海洋环境领域应用的总结，凝聚了著者的集体智慧和辛勤工作。全书具体分工如下：第1章由王俊生、王艳娟著写，第2章由王艳娟著写，第3章由赵凯著写，第4章由王俊生、冯巧宇著写，第5章由赵凯著写，第6章由王俊生、王月竹、丁格格著写。初稿完成后，著者相互校对，最终由赵凯统稿并定稿。
本书的著写受到辽宁省研究生教育教学改革研究资助项目（辽教通〔2022〕249 号-215）、大连海事大学教育教学改革项目（YJG2022201、YJG2023101、BJG-C2024031）、产学研合作协同育人项目（231003584130308）的资助。此外，本书在著写过程中广泛借鉴参考了已出版的相关教材、专著和文献，在此谨向有关作者表示诚挚的谢意。
由于著者研究领域和学识所限，书中难免有不足之处，恳请广大读者不吝赐教，我们将在今后工作中不断改进。
著者
2025年6月
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