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微机电化学测试分析系统
摘要：
微机电化学测试分析系统主要是利用微机电技术与化学分析技术相结合开发而成的一种分析仪器，其具有非常高的迷你化和集成化特点，适用于微小容积、微小流量、微小电极以及微小反应物等分析研究领域。本研究对该技术的相关信息进行了详细介绍，主要涉及微机电技术的基本原理和分析仪器的技术构成，以及微电极、微反应与微流动技术在微机电化学测试分析系统中的应用，最后简述了该技术在实际应用中的发展前景。
关键词： 微机电技术；化学分析；微电极；微反应；微流动；发展前景
I. 简介
随着传感器技术和计算机技术的飞速发展，微机电系统(MEMS)技术逐渐成为一个新的跨学科领域，吸引了物理、化学、材料学等领域的学者投入到该领域的研究中。微机电系统主要是将微型机械、光学、电子和化学分析等多项技术组合而成，而微机电化学测试分析系统(MECHT)就是将微机电技术与化学分析技术相结合开发而成的一种分析仪器。
微机电化学测试分析系统(MECHT)的出现，极大地推动了微细化化学分析技术的发展。微反应、微流动、微电极及微小容积的应用，使各种现代化学分析方法得以实现，同时具有快速、灵敏、高效及低成本等优点，被广泛应用于医疗、生物、环境、能源、材料等科学领域。
II. 微机电技术的基本原理
（1）微机电技术概述
微机电技术是一种利用微技术、电子技术及实现集成化平面化的制造工艺，对物理、化学等科学领域进行观测、测试、控制等操作，是对传感器技术的一种延伸。微机电技术的基础是纳自组装技术、微电子制造技术及精密加工技术，通过微米级的微加工工艺制作出微观结构构件，将之几何结合组合在一起，实现微机电系统的整个流程及操作。
（2）微机电技术的应用
微机电技术是在物理、化学、生物学等诸多方面都有着广泛的应用，如机械、光学、电子、实验分析等等。其中，微机电技术在化学领域的应用有：（1）微反应器及微反应系统的制备和应用；（2）微分析系统的制备和应用；（3）微流动器、微混合器的制备和应用；（4）光学传感器、电化学传感器等传感器制备和应用。
III. 微机电化学测试分析系统的技术构成
微机电化学测试分析系统(MECT)主要包括以下几部分：
（1）微电极
微电极是微机电化学测试分析系统中的核心部件之一，微电极在微观范围内不同的结构、形状和尺寸，具有不同的电化学反应特性，常用的微电极有工作电极、参比电极和计数电极等类型，这些微电极通过复杂的组合可形成高级的微电极阵列。微电极的结构多样，有扇形、圆形、方形、纳米结构等等，微电极的制备材料有化学镀银、蒸镀金、蒸镀铜、光刻等几种。微电极的制作还要包括微加工工艺及微加工机械等等。
（2）微反应器
微反应技术是微机电化学测试分析系统的重要组成部分，其特点是微反应器的结构和尺寸微小，反应体积非常小，反应速度快，具有高通量的特点，同时还具有更加反应物均匀和更佳的热传递性质，可以实现高效的反应控制。目前，微反应技术在化学分析、制备、药物研制等领域都有着广泛的应用。
（3）微流动技术
微流动技术是微机电化学测试分析系统中很重要的部分之一，主要应用于流体、细流体及其包含小分子、大分子等物质的传输、混合、分配以及操控过程的实现。微流动技术在生物和化学实验室中具有广泛的应用，如样品预处理、微反应、细胞操作，化学分离和药物运输等方面。微流动技术不仅可以处理小样品，在化学分离、化学反应及药物运输方面，能耗小、效率高，而且具有速率均匀、重复性好的优点，可以满足高通量、快速分析的需求。
IV. 微电极、微反应与微流动技术在微机电化学测试分析系统中的应用
（1）微电极的应用
微电极是微机电化学测试分析系统的核心部件之一，依次举例分析了微电极在电化学传感器和微管电泳等实践运用中。
（2）微反应和微流动技术的应用
微反应和微流动技术在微机电化学测试分析系统中有着重要的应用，分别从微反应和微流动方面对其进行阐述。微反应被应用于分析芳香族化合物、生物分析与药物开发方面等领域。微流动技术在分析芳香族化合物中亦有着广泛的应用。在微流动技术的研究探讨中，难点在于如何实现微流道加速、阻容泡操作、快速换液以及多操作界面等操作。
V. 微机电化学测试分析系统的发展前景
微机电化学测试分析系统由于其微纳制造技术、微反应器技术、微流动技术等的前沿性，具有广泛的应用潜力和开发前景。展望未来，随着微机电制造系统、纳米材料技术等领域的不断发展，预计微机电化学测试分析系统将在更多领域得到应用，而且其性能和王家大都会更加理想。