新型传感器原理及应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 在线阅读 2026

好的，这是一份关于《新型传感器原理及应用》以外的图书的详细简介，力求内容翔实且自然流畅： 《微纳尺度流体力学与生物物理相互作用：前沿技术与应用解析》 作者： 洪志明 教授，李晓华 博士 出版社： 科学技术出版社 出版年份： 2024年10月 定价： 188.00 元 ISBN： 978-7-5045-9876-3 --- 内容提要 本书系统深入地探讨了在微米和纳米尺度下流体运动的特殊规律，并结合生物物理学的前沿研究，详细阐述了流体动力学与生命系统相互作用的复杂机制。在当前生命科学、生物医学工程以及微流控芯片技术飞速发展的背景下，理解和精确调控微纳尺度下的物质输运与生物分子行为至关重要。本书旨在为相关领域的科研人员、工程师、研究生提供一本全面、深入且具有高度实践指导意义的参考专著。 全书共分为八章，内容涵盖了从基础理论推导到尖端实验技术的全链条知识体系。 第一部分：微纳尺度流体力学基础（第1章至第3章） 第一章：微纳尺度流动的特征与挑战 本章首先回顾了宏观流体力学（如Navier-Stokes方程）的基本假设，并深入分析了当特征长度尺度进入微米和纳米范围时，惯性力、表面张力、范德华力和电动力等力的相对重要性如何发生根本性转变。重点讨论了雷诺数（Re）、斯托克斯数（Stk）和德博雷长度（Debye length）在微流控系统中的意义。详细介绍了低雷诺数环境下的流体行为，如“斯托克斯流”的特点及其在微混合、微反应器设计中的应用限制与优势。 第二章：界面现象与润湿性动力学 在微纳通道内，流体与固壁之间的界面行为成为影响整体流动特性的关键因素。本章聚焦于表面能、接触角（Static and Dynamic Contact Angle）的测量方法，以及润湿性如何影响液滴的形成、移动和合并。引入了Young-Laplace方程在曲率半径极小的条件下的修正形式。此外，详细分析了Marangoni效应（表面张力梯度驱动的流动）在微尺度液体处理中的影响，并给出了控制和利用该效应的工程实例。 第三章：电驱动与场诱导的微尺度输运 本章深入探讨了除压力驱动外的非传统微尺度驱动机制。重点介绍了电润湿（Electrowetting）、电渗流（Electroosmosis, EOF）和介电泳（Dielectrophoresis, DEP）的物理模型。详细阐述了电双层（Electric Double Layer, EDL）的结构和厚度对电渗流速率的影响，特别是当通道尺寸接近或小于EDL厚度时所出现的“体积导电性”现象。针对这些机制，给出了计算模型和实验验证方法。 第二部分：生物物理相互作用与场效应（第4章至第6章） 第四章：生物分子与表面的相互作用力学 本章关注生命体系在微流控环境中的力学基础。详细分析了范德华力、静电力、氢键等分子间作用力在介观尺度上的累积效应。核心内容包括单分子力谱技术（如原子力显微镜AFM）在测量蛋白质折叠、DNA解链过程中的应用，以及流体剪切力对细胞膜结构和受体活性的影响。引入了粘弹性材料模型来描述活细胞在流动中的形变行为。 第五章：细胞分离与靶向输运的动力学控制 本章将前述的流体物理原理应用于生物医学工程的实际问题。系统介绍了基于物理场梯度（如磁场、电场、声场）对细胞和微颗粒进行特异性捕获、分离和排序的技术。深入解析了磁性纳米颗粒辅助的细胞靶向富集（Magnetophoresis）的运动轨迹预测模型。对比分析了声辐射力（Acoustophoresis）在无标记、高通量细胞分选中的优势与局限。 第六章：微流控芯片中的传热传质 在生物反应和化学分析中，精确控制温度和物质浓度梯度至关重要。本章探讨了微通道内极高的表面积体积比对传热效率的影响，分析了热边界层的发展，并介绍了热点（Hot Spots）的产生与抑制。在传质方面，重点讨论了扩散主导（Diffusive Transport）的混合机制，并提出了利用微结构增强混合效率的拓扑设计策略。 第三部分：前沿应用与系统集成（第7章至第8章） 第七章：类器官培养与微环境模拟 本章探讨如何利用微流控技术为三维细胞培养和类器官（Organoids）提供仿生化的物理和化学微环境。重点阐述了如何通过精密的流体剪切力、氧气梯度和营养液输送，来模拟体内器官的生理条件，以提高类器官的成熟度和功能模拟的准确性。介绍了用于实时监测类器官代谢活动和细胞形态变化的集成传感界面设计。 第八章：微型化分析系统与即时检验（Point-of-Care Testing, POCT） 本章着眼于将微纳流控技术与检测技术相结合，构建便携、快速的诊断系统。详细介绍了微腔阵列（Microchamber Arrays）在高通量筛选中的应用，以及如何通过集成微泵、微阀和微流控通道，实现全自动化的样本处理、反应和信号读取流程。讨论了未来在“芯片实验室”（Lab-on-a-Chip）领域实现多功能集成化和商业化落地的关键技术瓶颈与突破方向。 --- 本书特色 1. 理论与应用紧密结合： 每一章节的理论推导后，均附有详细的工程或生物医学应用案例分析，使得抽象的物理概念具有直观的实践意义。 2. 覆盖范围前沿且全面： 不仅涵盖了经典的微流控理论，更深入探讨了电驱动、表面活性、生物力学耦合等当前研究热点。 3. 数学模型严谨： 提供了大量的无量纲参数分析和偏微分方程求解的指导，适合有一定流体力学基础的读者深入学习。 目标读者 本书是为高等院校（硕士、博士研究生）、生物医学工程、微系统技术、应用物理学、化学工程等相关专业的师生，以及在生物技术、医疗器械和微纳制造领域从事研发工作的工程师和科研人员量身打造的专业参考书。