本書對(duì)微流控技術(shù)近年來在相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展動(dòng)態(tài)及典型實(shí)驗(yàn)案例進(jìn)行了詳細(xì)介紹，主要包括緒論、微流控技術(shù)基本特性及參數(shù)測(cè)定、微流控芯片設(shè)計(jì)與制備、微流控液滴的制備與混合、微流控技術(shù)制備微球、微流控技術(shù)制備納米材料、微流控紡絲及紡絲化學(xué)、微流控技術(shù)制備先進(jìn)材料、微流控反應(yīng)合成精細(xì)化學(xué)品、微流控技術(shù)構(gòu)筑2D和3D結(jié)構(gòu)材料、微化工典型工業(yè)化裝置等內(nèi)容。充分體現(xiàn)“微尺寸、微流控、微結(jié)構(gòu)”三微合一的化工未來發(fā)展理念。
本書主要可用作高等院�；�、安全及生物化工等專業(yè)的教材，以為師生從事相關(guān)領(lǐng)域科學(xué)研究工作提供重要參考；同時(shí)，本書可為微化工技術(shù)、新材料、生物化工、納米材料、高分子材料等領(lǐng)域的技術(shù)人員提供理論與技術(shù)借鑒。
第一章 緒論 1
參考文獻(xiàn) 5
第二章 微流控技術(shù)基本特性及參數(shù)測(cè)定 9
2.1 引言 9
2.2 微流控技術(shù)的基本特性 9
2.3 微流控技術(shù)的物理參數(shù)測(cè)定 10
2.3.1 無(wú)量綱參數(shù)測(cè)定 10
2.3.2 多相微流體的性能傳遞 11
2.3.3 微通道內(nèi)流體特性 14
2.3.4 微反應(yīng)器參數(shù)測(cè)定 15
2.4 實(shí)驗(yàn)案例 16
2.4.1 毛細(xì)管測(cè)表面張力實(shí)驗(yàn) 16
2.4.2 示蹤法測(cè)流體流速 18
參考文獻(xiàn) 19
第三章 微流控芯片設(shè)計(jì)與制備 21
3.1 引言 21
3.2 微流控芯片的種類 21
3.2.1 合成篩選芯片 22
3.2.2 檢測(cè)分析芯片 23
3.2.3 器官芯片 25
3.3 微流控芯片的材料 26
3.3.1 無(wú)機(jī)材料 26
3.3.2 聚合物基材料 27
3.3.3 紙基材料 28
3.4 微流控芯片的加工方法 30
3.4.1 機(jī)械方法 30
3.4.2 能量輔助方法 31
3.4.3 微機(jī)電系統(tǒng)方法 33
3.5 實(shí)驗(yàn)案例 34
3.5.1 紙基微流控芯片 34
3.5.2 毛細(xì)管微流控芯片 36
參考文獻(xiàn) 38
第四章 微流控液滴的制備與混合 41
4.1 引言 41
4.2 微液滴制備方法 42
4.2.1 微流控“主動(dòng)法”生成液滴 43
4.2.2 微流控“被動(dòng)法”生成液滴 45
4.2.3 微流體中復(fù)雜液滴的形成 47
4.3 液滴的混合 50
4.4 微液滴在不同領(lǐng)域的應(yīng)用 52
4.4.1 微流控液滴技術(shù)應(yīng)用于材料合成領(lǐng)域 52
4.4.2 微流控液滴技術(shù)應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域 53
4.5 小結(jié)與展望 56
4.6 實(shí)驗(yàn)案例 57
4.6.1 微流控單相液滴的制備 57
4.6.2 Janus 幾何結(jié)構(gòu)液滴的制備 59
參考文獻(xiàn) 61
第五章 微流控技術(shù)制備微球 65
5.1 引言 65
5.2 微流控技術(shù)制備微球概述 66
5.2.1 微流控技術(shù)制備微球的基本原理 66
5.2.2 微流控技術(shù)制備微球的影響因素 67
5.2.3 微流控技術(shù)構(gòu)筑形貌各異的微球 69
5.3 微球的應(yīng)用 72
5.3.1 微球在顯示領(lǐng)域的應(yīng)用 73
5.3.2 微球在檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用 74
5.3.3 微球在藥物釋放和傷口愈合領(lǐng)域的應(yīng)用 76
5.3.4 微球在細(xì)胞培養(yǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用 78
5.3.5 微球在化妝品領(lǐng)域的應(yīng)用 79
5.4 小結(jié)與展望 80
5.5 實(shí)驗(yàn)案例 81
5.5.1 微流控制備光子晶體微球 81
5.5.2 微流控制備水凝膠微球 83
參考文獻(xiàn) 85
第六章 微流控技術(shù)制備納米材料 89
6.1 引言 89
6.2 微流控技術(shù)制備納米材料概述 89
6.2.1 微反應(yīng)器內(nèi)流體流動(dòng)特征 90
6.2.2 微反應(yīng)器內(nèi)混合傳質(zhì)過程 91
6.2.3 微反應(yīng)器類型 91
6.3 基于微流控技術(shù)制備無(wú)機(jī)納米材料 92
6.3.1 納米碳酸鈣 92
6.3.2 納米硅材料 93
6.4 基于微流控技術(shù)制備量子點(diǎn) 94
6.4.1 液滴微流控法制備量子點(diǎn) 95
6.4.2 微流控紡絲化學(xué)法原位制備高穩(wěn)定性量子點(diǎn) 96
6.4.3 磁熱微流控法快速連續(xù)制備量子點(diǎn) 97
6.5 基于微流控技術(shù)制備多功能納米雜化材料 99
6.5.1 納-微結(jié)構(gòu)的量子點(diǎn)雜化材料 100
6.5.2 納-微復(fù)合結(jié)構(gòu)金屬納米粒子修飾的雜化材料 100
6.6 微流控技術(shù)制備面向生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的納米材料 103
6.6.1 面向癌癥診斷的納米材料 103
6.6.2 面向藥物負(fù)載的納米材料 104
6.7 小結(jié)與展望 105
6.8 實(shí)驗(yàn)案例 107
6.8.1 紡絲化學(xué)法一步制備鈣鈦礦納米晶纖維膜 107
6.8.2 微流控法制備納米碳酸鈣 109
6.8.3 微流控法制備碳點(diǎn) 111
參考文獻(xiàn) 113
第七章 微流控紡絲及紡絲化學(xué) 117
7.1 引言 117
7.2 微流控紡絲技術(shù)分類 118
7.2.1 微流控紡絲 118
7.2.2 微流控靜電紡絲 118
7.2.3 微流控氣噴紡絲 122
7.2.4 微流控3D 打印紡絲 123
7.2.5 微流控3D 直寫打印 126
7.3 基于微流控紡絲技術(shù)構(gòu)筑結(jié)構(gòu)和功能可控的微/納米纖維 126
7.3.1 基于微流控紡絲技術(shù)制備多樣性微/納米纖維材料及其固化方法 126
7.3.2 基于微流控紡絲技術(shù)設(shè)計(jì)微/納米纖維結(jié)構(gòu) 129
7.4 基于微流控紡絲技術(shù)對(duì)微/納米纖維進(jìn)行功能化改性 134
7.4.1 通過構(gòu)筑不同單元結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)微/納米纖維的功能化 134
7.4.2 通過封裝功能材料實(shí)現(xiàn)微/納米纖維的功能化 135
7.4.3 通過纖維紡絲化學(xué)方法實(shí)現(xiàn)微/納米纖維的功能化 136
7.4.4 基于微流控紡絲技術(shù)構(gòu)建微/納米纖維應(yīng)用領(lǐng)域 139
7.5 小結(jié)與展望 142
7.6 實(shí)驗(yàn)案例 142
7.6.1 微流控紡絲 142
7.6.2 微流控靜電紡絲 144
7.6.3 微流控濕法紡絲 146
7.6.4 微流控氣噴紡絲 147
7.6.5 微流控靜電-3D 打印紡絲技術(shù) 149
參考文獻(xiàn) 151
第八章 微流控技術(shù)制備先進(jìn)材料 159
8.1 引言 159
8.2 基于微流控反應(yīng)制備先進(jìn)材料 160
8.2.1 微流控組裝構(gòu)筑多維度凝膠材料 160
8.2.2 微流控反應(yīng)制備光子帶隙超材料 162
8.2.3 微流控反應(yīng)制備金屬-有機(jī)框架材料 165
8.2.4 微流控反應(yīng)制備生物材料 167
8.2.5 微流控反應(yīng)制備儲(chǔ)能材料 168
8.2.6 微流控反應(yīng)制備手性材料 171
8.2.7 微流控反應(yīng)制備藥物靶向材料 172
8.2.8 微流控反應(yīng)制備高級(jí)催化材料 173
8.2.9 微流控反應(yīng)制備先進(jìn)有機(jī)熒光材料 177
8.3 小結(jié)和展望 178
8.4 實(shí)驗(yàn)案例 179
8.4.1 微流控技術(shù)制備光子帶隙超材料 179
8.4.2 液滴微流控制備沸石咪唑酯骨架材料 180
參考文獻(xiàn) 182
第九章 微流控反應(yīng)合成精細(xì)化學(xué)品 189
9.1 引言 189
9.2 微流控技術(shù)應(yīng)用于硝化反應(yīng) 189
9.2.1 芳香化合物的硝化 190
9.2.2 雜環(huán)化合物的硝化 191
9.2.3 微流控用于硝化的局限性以及在放大生產(chǎn)中的適用性 192
9.3 微流控技術(shù)應(yīng)用于氧化反應(yīng) 193
9.3.1 烷烴的氧化 193
9.3.2 烯烴的氧化 194
9.3.3 醇的氧化 195
9.3.4 醛、酮的氧化 196
9.3.5 微流控用于氧化反應(yīng)的局限性以及在放大生產(chǎn)中的適用性 196
9.4 微流控技術(shù)應(yīng)用于氫化反應(yīng) 197
9.4.1 烯烴的氫化 197
9.4.2 炔烴的氫化 198
9.4.3 醛、酮的氫化 198
9.4.4 硝基的氫化 198
9.4.5 微流控用于氫化反應(yīng)的局限性以及在放大生產(chǎn)中的適用性 199
9.5 微流控技術(shù)應(yīng)用于酯化反應(yīng) 200
9.6 微流控技術(shù)應(yīng)用于其他反應(yīng)類型 201
9.7 微流控技術(shù)合成精細(xì)化學(xué)品典型設(shè)備和種類介紹 203
9.8 工業(yè)化裝置案例 204
9.9 總結(jié)與展望 205
9.10 實(shí)驗(yàn)案例——連續(xù)流微流控反應(yīng)器中鄰甲基環(huán)己基醋酸酯的合成 206
參考文獻(xiàn) 209
第十章 微流控技術(shù)構(gòu)筑2D 和3D 結(jié)構(gòu)材料 213
10.1 引言 213
10.2 傳統(tǒng)打印技術(shù)原理及局限性 214
10.2.1 擠出打印 214
10.2.2 噴墨打印 214
10.2.3 立體光刻 214
10.2.4 選擇性激光燒結(jié) 215
10.3 微流控打印技術(shù)原理及固化方式 215
10.3.1 微流控打印技術(shù)原理 215
10.3.2 微流控打印固化方式 216
10.4 微流控打印技術(shù)的應(yīng)用 220
10.4.1 基于微流控技術(shù)構(gòu)筑2D 圖案 220
10.4.2 基于微流控技術(shù)構(gòu)筑3D 結(jié)構(gòu)材料 224
10.5 小結(jié)與展望 230
10.6 實(shí)驗(yàn)案例 231
10.6.1 基于微流控3D 打印技術(shù)構(gòu)筑2D 圖案 231
10.6.2 微流控3D 打印凝膠耳朵 232
參考文獻(xiàn) 235
第十一章 微化工典型工業(yè)化裝置 239
11.1 引言 239
11.2 微化工反應(yīng)器 239
11.2.1 工業(yè)微化工反應(yīng)器概述 239
11.2.2 工業(yè)微化工反應(yīng)器的優(yōu)勢(shì) 240
11.2.3 工業(yè)微化工反應(yīng)器的類型 240
11.2.4 微化工反應(yīng)器的工業(yè)化案例 241
11.3 微精餾裝置 241
11.4 微化工典型工藝流程及應(yīng)用案例 242
11.4.1 微化工典型工藝設(shè)計(jì) 242
11.4.2 微化工典型裝置及應(yīng)用案例 243
11.5 微化工工業(yè)化的挑戰(zhàn)與展望 245
參考文獻(xiàn) 246
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