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。
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。
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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