生物医学工程中的微纳加工

本书重点介绍了生物医学工程领域中的微纳制造技术，包括微细切削加工技术（第2章）、激光微纳制造技术（第3章）、半导体微加工技术（第4章）、薄膜制备技术（第5章）、电化学微纳加工技术（第6章）、微纳压印技术（第7章）、微流控制造（第8章）、纳米材料的化学合成（第9章）、自组装微纳加工（第10章）。本书图文并茂，内容源自原始文献和编著者多年的研究积累，展现该领域的基本研究方法与最新研究成果。

目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 制造业 1
1.2 微纳加工 2
1.2.1 微纳加工技术的起源 2
1.2.2 微纳加工技术的发展历程 2
1.2.3 微纳加工技术未来的发展趋势 3
1.3 生物医学中的微纳加工及其应用 4
1.3.1 微流控技术 4
1.3.2 微纳尺度细胞与结构相互作用 7
1.3.3 生物医学仪器中的微纳器件 10
思考题 13
参考文献 13
第2章 微细切削加工技术 14
2.1 微细机械加工技术概述 14
2.1.1 微细加工的出现 14
2.1.2 加工及微细加工的历史 15
2.1.3 传统和非传统加工 15
2.2 微细切削加工技术详述 16
2.2.1 微细切削加工原理 16
2.2.2 微细切削机床 20
2.2.3 微细切削加工技术在生物医学工程领域的应用 24
思考题 36
参考文献 36
第3章 激光微纳制造技术 37
3.1 激光制造基础 37
3.1.1 激光器的选择 37
3.1.2 激光与物质的相互作用 40
3.2 激光减材制造 41
3.2.1 激光打孔 41
3.2.2 激光切割 43
3.3 激光增材制造 45
3.3.1 面投影微立体光刻 45
3.3.2 三维激光直写 46
3.4 激光制造在生物医学工程中的应用 49
3.4.1 激光诱导转移 49
3.4.2 复合激光加工 50
3.4.3 原位成像与加工 51
思考题 52
参考文献 53
第4章 半导体微加工技术 54
4.1 光刻 54
4.1.1 光刻概述 54
4.1.2 光刻工艺流程 56
4.1.3 光刻技术的发展 59
4.2 刻蚀 65
4.2.1 刻蚀概述 65
4.2.2 湿法刻蚀 66
4.2.3 干法刻蚀 69
4.2.4 刻蚀技术的发展 73
4.3 键合 73
4.3.1 键合概述 73
4.3.2 键合工艺 75
4.3.3 键合技术的发展 79
4.4 封装 79
4.4.1 封装概述 79
4.4.2 封装类型 80
4.4.3 封装工艺 83
4.4.4 封装技术的发展 85
4.5 半导体微加工技术在生物医学工程中的应用 87
4.5.1 微纳机电系统生物传感器 87
4.5.2 微流控芯片 90
4.5.3 生物微阵列芯片 92
思考题 93
参考文献 93
第5章 薄膜制备技术 95
5.1 薄膜制备基础 95
5.1.1 薄膜材料概述 95
5.1.2 薄膜的形成机理 97
5.2 物理气相沉积 102
5.2.1 物理气相沉积法概述 102
5.2.2 蒸发镀膜技术 103
5.2.3 溅射镀膜技术 107
5.2.4 其他镀膜技术 109
5.3 化学气相沉积 112
5.3.1 化学气相沉积法概述 112
5.3.2 低压化学气相沉积 114
5.3.3 等离子体化学气相沉积 115
5.3.4 其他化学气相沉积 117
5.4 材料表面改性技术 119
5.4.1 离子注入表面改性 120
5.4.2 电子束表面改性 122
5.4.3 激光表面改性 123
5.5 薄膜制备技术在生物医学工程中的应用 123
5.5.1 医疗器械上的表面涂层 123
5.5.2 生物医用材料的表面改性 125
思考题 127
参考文献 127
第6章 电化学微纳加工技术 129
6.1 电化学加工的基本原理 130
6.1.1 电镀的基本原理 130
6.1.2 电铸的基本原理 133
6.1.3 电化学刻蚀的基本原理 134
6.2 电化学微纳加工的代表性技术 135
6.2.1 钻孔/铣削 135
6.2.2 喷射 136
6.2.3 基于扫描微电化学流通池的电化学加工 137
6.2.4 微细电化学切割线加工 138
6.3 电化学微纳加工的前沿技术与挑战 139
6.3.1 扫描电化学显微镜技术 140
6.3.2 电化学原子力显微镜浸蘸笔纳米光刻 140
6.3.3 电化学湿印章技术 141
6.3.4 电沉积3D 打印 143
6.3.5 电化学微纳加工面临的挑战 144
思考题 145
参考文献 145
第7章 微纳压印技术 147
7.1 热压印 148
7.1.1 热压印的原理及工艺流程 148
7.1.2 影响热压效果的一般因素 149
7.2 紫外压印 152
7.2.1 紫外压印的原理及工艺流程 152
7.2.2 紫外压印光刻胶 153
7.3 软刻蚀 154
7.3.1 软刻蚀的原理 154
7.3.2 软刻蚀的常见技术 155
7.4 大面积压印 158
7.4.1 卷对卷滚轴压印 158
7.4.2 气电协同微纳压印 160
7.5 微纳压印技术在生物医学工程中的应用 161
思考题 162
参考文献 162
第8章 微流控制造 164
8.1 静电纺丝 164
8.1.1 静电纺丝原理 164
8.1.2 静电纺丝装置 166
8.1.3 静电纺丝纤维结构调控和功能化 167
8.1.4 静电纺丝在生物医学工程中的应用 168
8.2 微流体制造 170
8.2.1 液滴微流控技术 170
8.2.2 数字微流控技术 176
思考题 178
参考文献 178
第9章 纳米材料的化学合成 180
9.1 纳米晶的成核生长理论 180
9.1.1 LaMer 模型 180
9.1.2 成核临界尺寸 181
9.1.3 纳米晶的生长与熟化 182
9.1.4 纳米晶的制备方法 182
9.2 纳米晶的尺寸效应 184
9.2.1 纳米晶的尺寸调控机理 184
9.2.2 纳米晶尺寸依赖的性质 184
9.3 纳米晶的形貌效应 186
9.3.1 纳米晶的形貌调控机理 186
9.3.2 纳米晶形貌依赖的性质 187
9.4 纳米晶的表面配体修饰 188
9.4.1 纳米晶的表面配体 188
9.4.2 纳米晶的表面修饰方法与作用 188
9.5 纳米材料的生物医学应用 190
9.5.1 纳米晶的生物成像诊断应用 190
9.5.2 纳米晶的抗肿瘤物理治疗应用 191
思考题 192
参考文献 192
第10章 自组装微纳加工 194
10.1 高分子自组装 194
10.1.1 嵌段共聚物自组装 194
10.1.2 脱氧核糖核酸自组装 197
10.2 胶体自组装 200
10.2.1 胶体间的相互作用 200
10.2.2 胶体成核理论 201
10.2.3 胶体纳米球自组装 201
10.3 自组装技术展望 204
思考题 204
参考文献 204