微流控芯片已应用于医学等领域的小剂量快速检测,它是将进样、混合、检测并分析等集成一体的系统。但是,微液体在微米级尺度空间内快速流动依赖于外加的离心力等动力装置,集成化有困难。因此,利用金刚石砂轮微尖端在化学性稳定的硬脆性材料基板上加工微V槽流道,主控制金刚石磨粒尖端在流道V尖端处通过法向力压印产生纳米裂纹流道,诱导微液体快速流动,实现微液体在微流道中自律运动,应用于无需离心机的病原体快速检测。本研究基于硬脆性芯片基板的固体断裂力学,通过有限元模拟仿真方法与实验相结合,研究了金刚石磨粒尖端微切削诱导纳米裂纹成型机理,分析硬脆性芯片表面的纳米裂纹流道尺度可控模型,具体研究内容和成果如下:(1)基于金刚石微尖端压印实验,建立了纳米裂纹成型的长度和深度与材料性能、磨粒尖端形状和法向压应力的关系模式,分析发现:增加法向力与减小材料维氏硬度可以增加纳米裂纹流道的长度和深度。(2)有限元模拟仿真分析结果显示纳米裂纹成型的长度、深度变化趋势与理论模型相一致,纳米裂纹流道长度和深度与加载法向力大小以及硬脆性材料属性有关,可以在加工过程中被控制。(3)金刚石尖端间诱导纳米裂纹实验与长度和深度模型一致。维氏硬度大和断裂韧度小的硬脆性材料可控纳米流道尺度,且法向力需要在1～5 N间。纳米裂纹流道深度达到50 nm以下,其宽度150 nm以下,其深宽比0.2～0.3左右。(4)设计微流控芯片,并加工微V槽流道,在其底部利用金刚石磨粒尖端诱导纳米裂纹。结果表明:有纳米裂纹的位置流体流速比无纳米裂纹位置流速提高30～71%,混合速率达到18.2?36.2 mm~2/s。(5)采用附有纳米裂纹流道的微流控芯片,结合环介导核酸等温扩增技术,可以高特异性检测出布鲁氏菌Omp5基因、空肠弯曲杆菌马尿酸水解酶基因和小肠结肠炎耶尔森氏菌Gsp L基因,检测灵敏度达到100 ag/μL及以下。