目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 制造業(yè) 1
1.2 微納加工 2
1.2.1 微納加工技術(shù)的起源 2
1.2.2 微納加工技術(shù)的發(fā)展歷程 2
1.2.3 微納加工技術(shù)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì) 3
1.3 生物醫(yī)學(xué)中的微納加工及其應(yīng)用 4
1.3.1 微流控技術(shù) 4
1.3.2 微納尺度細(xì)胞與結(jié)構(gòu)相互作用 7
1.3.3 生物醫(yī)學(xué)儀器中的微納器件 10
思考題 13
參考文獻(xiàn) 13
第2章 微細(xì)切削加工技術(shù) 14
2.1 微細(xì)機(jī)械加工技術(shù)概述 14
2.1.1 微細(xì)加工的出現(xiàn) 14
2.1.2 加工及微細(xì)加工的歷史 15
2.1.3 傳統(tǒng)和非傳統(tǒng)加工 15
2.2 微細(xì)切削加工技術(shù)詳述 16
2.2.1 微細(xì)切削加工原理 16
2.2.2 微細(xì)切削機(jī)床 20
2.2.3 微細(xì)切削加工技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的應(yīng)用 24
思考題 36
參考文獻(xiàn) 36
第3章 激光微納制造技術(shù) 37
3.1 激光制造基礎(chǔ) 37
3.1.1 激光器的選擇 37
3.1.2 激光與物質(zhì)的相互作用 40
3.2 激光減材制造 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 面投影微立體光刻 45
3.3.2 三維激光直寫(xiě) 46
3.4 激光制造在生物醫(yī)學(xué)工程中的應(yīng)用 49
3.4.1 激光誘導(dǎo)轉(zhuǎn)移 49
3.4.2 復(fù)合激光加工 50
3.4.3 原位成像與加工 51
思考題 52
參考文獻(xiàn) 53
第4章 半導(dǎo)體微加工技術(shù) 54
4.1 光刻 54
4.1.1 光刻概述 54
4.1.2 光刻工藝流程 56
4.1.3 光刻技術(shù)的發(fā)展 59
4.2 刻蝕 65
4.2.1 刻蝕概述 65
4.2.2 濕法刻蝕 66
4.2.3 干法刻蝕 69
4.2.4 刻蝕技術(shù)的發(fā)展 73
4.3 鍵合 73
4.3.1 鍵合概述 73
4.3.2 鍵合工藝 75
4.3.3 鍵合技術(shù)的發(fā)展 79
4.4 封裝 79
4.4.1 封裝概述 79
4.4.2 封裝類型 80
4.4.3 封裝工藝 83
4.4.4 封裝技術(shù)的發(fā)展 85
4.5 半導(dǎo)體微加工技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)工程中的應(yīng)用 87
4.5.1 微納機(jī)電系統(tǒng)生物傳感器 87
4.5.2 微流控芯片 90
4.5.3 生物微陣列芯片 92
思考題 93
參考文獻(xiàn) 93
第5章 薄膜制備技術(shù) 95
5.1 薄膜制備基礎(chǔ) 95
5.1.1 薄膜材料概述 95
5.1.2 薄膜的形成機(jī)理 97
5.2 物理氣相沉積 102
5.2.1 物理氣相沉積法概述 102
5.2.2 蒸發(fā)鍍膜技術(shù) 103
5.2.3 濺射鍍膜技術(shù) 107
5.2.4 其他鍍膜技術(shù) 109
5.3 化學(xué)氣相沉積 112
5.3.1 化學(xué)氣相沉積法概述 112
5.3.2 低壓化學(xué)氣相沉積 114
5.3.3 等離子體化學(xué)氣相沉積 115
5.3.4 其他化學(xué)氣相沉積 117
5.4 材料表面改性技術(shù) 119
5.4.1 離子注入表面改性 120
5.4.2 電子束表面改性 122
5.4.3 激光表面改性 123
5.5 薄膜制備技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)工程中的應(yīng)用 123
5.5.1 醫(yī)療器械上的表面涂層 123
5.5.2 生物醫(yī)用材料的表面改性 125
思考題 127
參考文獻(xiàn) 127
第6章 電化學(xué)微納加工技術(shù) 129
6.1 電化學(xué)加工的基本原理 130
6.1.1 電鍍的基本原理 130
6.1.2 電鑄的基本原理 133
6.1.3 電化學(xué)刻蝕的基本原理 134
6.2 電化學(xué)微納加工的代表性技術(shù) 135
6.2.1 鉆孔/銑削 135
6.2.2 噴射 136
6.2.3 基于掃描微電化學(xué)流通池的電化學(xué)加工 137
6.2.4 微細(xì)電化學(xué)切割線加工 138
6.3 電化學(xué)微納加工的前沿技術(shù)與挑戰(zhàn) 139
6.3.1 掃描電化學(xué)顯微鏡技術(shù) 140
6.3.2 電化學(xué)原子力顯微鏡浸蘸筆納米光刻 140
6.3.3 電化學(xué)濕印章技術(shù) 141
6.3.4 電沉積3D 打印 143
6.3.5 電化學(xué)微納加工面臨的挑戰(zhàn) 144
思考題 145
參考文獻(xiàn) 145
第7章 微納壓印技術(shù) 147
7.1 熱壓印 148
7.1.1 熱壓印的原理及工藝流程 148
7.1.2 影響熱壓效果的一般因素 149
7.2 紫外壓印 152
7.2.1 紫外壓印的原理及工藝流程 152
7.2.2 紫外壓印光刻膠 153
7.3 軟刻蝕 154
7.3.1 軟刻蝕的原理 154
7.3.2 軟刻蝕的常見(jiàn)技術(shù) 155
7.4 大面積壓印 158
7.4.1 卷對(duì)卷滾軸壓印 158
7.4.2 氣電協(xié)同微納壓印 160
7.5 微納壓印技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)工程中的應(yīng)用 161
思考題 162
參考文獻(xiàn) 162
第8章 微流控制造 164
8.1 靜電紡絲 164
8.1.1 靜電紡絲原理 164
8.1.2 靜電紡絲裝置 166
8.1.3 靜電紡絲纖維結(jié)構(gòu)調(diào)控和功能化 167
8.1.4 靜電紡絲在生物醫(yī)學(xué)工程中的應(yīng)用 168
8.2 微流體制造 170
8.2.1 液滴微流控技術(shù) 170
8.2.2 數(shù)字微流控技術(shù) 176
思考題 178
參考文獻(xiàn) 178
第9章 納米材料的化學(xué)合成 180
9.1 納米晶的成核生長(zhǎng)理論 180
9.1.1 LaMer 模型 180
9.1.2 成核臨界尺寸 181
9.1.3 納米晶的生長(zhǎng)與熟化 182
9.1.4 納米晶的制備方法 182
9.2 納米晶的尺寸效應(yīng) 184
9.2.1 納米晶的尺寸調(diào)控機(jī)理 184
9.2.2 納米晶尺寸依賴的性質(zhì) 184
9.3 納米晶的形貌效應(yīng) 186
9.3.1 納米晶的形貌調(diào)控機(jī)理 186
9.3.2 納米晶形貌依賴的性質(zhì) 187
9.4 納米晶的表面配體修飾 188
9.4.1 納米晶的表面配體 188
9.4.2 納米晶的表面修飾方法與作用 188
9.5 納米材料的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用 190
9.5.1 納米晶的生物成像診斷應(yīng)用 190
9.5.2 納米晶的抗腫瘤物理治療應(yīng)用 191
思考題 192
參考文獻(xiàn) 192
第10章 自組裝微納加工 194
10.1 高分子自組裝 194
10.1.1 嵌段共聚物自組裝 194
10.1.2 脫氧核糖核酸自組裝 197
10.2 膠體自組裝 200
10.2.1 膠體間的相互作用 200
10.2.2 膠體成核理論 201
10.2.3 膠體納米球自組裝 201
10.3 自組裝技術(shù)展望 204
思考題 204
參考文獻(xiàn) 204