现代社会中，化学和相关工业的快速发展导致水环境污染问题日益严重，这对水质检测以及水资源的处理技术提出了更高的要求，然而目前尚难以快速、高效地实现对低浓度、痕量的污染物的检测和处理。为此，科学家们设计出一类新型的智能材料——微纳米机器人。基于微纳米机器人的可控运动性能、精准识别能力、高效吸附效果和原位降解能力，可以对痕量污染物建立高灵敏度的响应，从而实现水中污染物的有效检测与处理。为了能够让广大读者深入理解微纳米机器人在水污染检测和处理领域的发展前沿和未来研究趋势，本文以微纳米机器人组织“污染刺客联盟”为背景，简单有趣地介绍了微纳米机器人在水环境检测、监测和处理方面的应用及其科学机理。

本文设计了一个基于微流控芯片技术检测降钙素原含量的蛋白免疫分析实验，通过溶液的配制、微流控芯片的制备、标准曲线的绘制和未知液样本测试等实验过程，让学生了解微流控芯片技术这一新兴科学研究领域，增强学生的动手能力，锻炼学生的科研思维，在培养化学研究兴趣的同时提升创新思维和知识融会贯通的能力。

纳米氧化锌的制备是一项特色鲜明的经典无机化学实验，制备途径多样。本文针对综合化学实验“纳米氧化锌粉的制备”的现有实验流程所存在的问题进行了创新性的改进。设计了基于微乳液法的氧化锌纳米粒子的制备实验、微乳液形成影响因素的探究性实验与光催化性能的动力学实验。本实验方案反应温和易控，操作安全，现象明显，绿色环保。相对于传统的纳米氧化锌制备实验，本方案内容充实，时间利用率更高，实验内容安排更科学合理；现象明显，趣味性更强；综合性、探究性更强，在巩固学生的基本实验技能的基础上，可进一步培养学生的科研思维，提升科研技能。

胆甾相液晶微球是空间结构高度对称的三维光子晶体，能够全方位地选择性反射特定波长的圆偏振光，具有无角度依赖性的光子禁带，作为一种新兴的光学材料在全向激光器、反射式显示和微传感器等领域展现出广阔的应用前景。近年来，毛细管微流控技术的蓬勃发展为连续、可控、高通量地制备结构复杂且分子规则取向的单分散胆甾相液晶微球提供了强有力的支持。本综述重点关注利用毛细管微流控技术制备胆甾相液晶微球的相关研究工作，首先分析了毛细管微流控装置在设计微球结构中的决定性作用，阐明了溶液体系的选择与液晶分子取向间的关系以及边界效应对微球尺寸的影响；随后，从胆甾相液晶微球的光学特性切入，介绍了利用温度、溶剂和光等外界刺激调控螺旋结构自组装的原理和策略以及微球之间独有的“光子交叉通讯”现象；最后，总结了现阶段胆甾相液晶微球的潜在应用方向并讨论了该材料体系未来面临的挑战。

微针贴片不仅实现了无痛注射的梦想，还提高了药物经皮递送的效率，在美容护肤、疾病治疗等多个领域展现出无限潜力。本文将带领读者一同探索这位消除打针恐惧的“小英雄”背后的科学奥秘，介绍聚合物微针的材料构成与制备工艺，及其在美容与健康领域的应用。微针将逐步进入我们的生活，成为医疗与美容领域的一颗璀璨明星。

固相微萃取(SPME)是一种集萃取、浓缩、解吸和进样于一体的样品前处理技术，具有操作简单、成本低廉、效率高和溶剂消耗少等显著优点。自20世纪90年代加拿大滑铁卢大学的Belardi和Pawliszyn首次提出以来，SPME技术已成为环境分析领域的重要工具。SPME技术与质谱(MS)技术的联用，能够有效检测和定量分析环境污染物，为环境污染物的分析提供了强有力的工具。本文综述了SPME-MS联用技术(SPME-GC-MS、SPME-LC/HPLC-MS、SPME-AMS)在环境分析中的应用进展，阐述了SPME技术的基本原理，介绍了萃取方式和涂层材料，并说明了这三种联用方式及其在环境方面的应用实例，最后，对该技术的未来发展方向进行了展望。

在未来的能源系统中，绿氢具有巨大的应用潜力。设计非贵金属电催化剂对于电解水制氢至关重要，尤其是对于工业级电流密度电解水的实际应用。本文通过水热和电化学方法以及焙烧相结合的多步制备方法，制备得到Zn掺杂的NiBP微球电催化剂(Zn/NiBP)。该催化剂在1 mol∙L⁻¹ KOH电解质溶液中，电流密度为100 mA∙cm⁻²，析氢反应(HER)和析氧反应(OER)的过电位分别为95 mV和280 mV，性能优于之前报道的大多数催化剂。当Zn/NiBP为双功能的阴极和阳极催化剂，在1 mol∙L⁻¹ KOH溶液中，电流密度达到2000 mA∙cm⁻²，电解电压为3.10 V，优于Pt/C||RuO₂催化剂体系的电解性能。对于Pt/C||Zn/NiBP组成的电解池体系，在1和6 mol∙L⁻¹ KOH中，当电解电流密度达到2000 mA∙cm⁻²时，电解电压分别仅为2.50和2.30 V，表明该催化剂在实际的工业条件下具有优异的电解水性能。

锂离子电池因其高能量密度、长循环寿命、优异的倍率性能和热稳定性而备受青睐，成为从便携式电子产品到电动汽车等实际应用中的最佳电源。在这种背景下，同轴静电纺丝技术因可制造适用于锂离子电池的独特纳米纤维材料而备受关注。尤其纤维材料具有高比表面积、高孔隙率、较大的长径比和易表面改性的优点，近年来在锂离子电池领域被广泛研究。这篇综述全面总结了同轴静电纺丝的基本原理与该技术在正极、负极和隔膜等锂离子电池关键材料中的实际应用和最新进展，并讨论了同轴静电纺纤维材料的纳米/微米结构决定其电化学性能的规律。此外，该综述还分析了同轴静电纺丝未来的发展方向，强调了未来拓展同轴静电纺丝技术在锂离子电池领域的应用所面临的挑战。

银纳米粒子的合成与表征近年来逐渐被引入化学专业本科教学实验中，具有一定的综合性和前沿性。传统教学中普遍采用化学还原法，使用温和还原剂将银离子还原为银纳米颗粒，常在玻璃容器中配合水浴加热进行反应。但该方法存在试剂利用率低，产物粒径不均、难以精确调控粒子大小等问题，且实验条件可控性差，严重影响实验结果与学生学习体验。为了提升教学效果，本项目设计引入了微流控芯片合成与机器学习指导的综合方案对这个实验进行改进。通过在微流控芯片中控制流速、反应浓度和温度等参数，可提高反应可控性与纳米粒子合成的重复性，显著提高粒径一致性和合成效率；同时，借助机器学习方法对实验数据进行建模与预测，能够辅助学生理解不同反应条件对产物结构的影响，并实现目标产物粒径的可控合成。本实验的教学设计将微流控技术与数据驱动的人工智能方法引入到传统纳米粒子合成教学中，不仅丰富了教学内容，也对学生的操作能力、数据处理能力和问题解决能力提出了更高要求。通过项目实施，能够激发学生对现代化学研究方法的兴趣，帮助其构建对纳米材料化学反应机制更为深入的理解，提升其科学素养与综合创新能力。

微色谱柱离子交换色谱法对学生操作规范化与熟练度要求较高。本文探索用机器视觉捕捉实验者柱上操作过程中时序行为数据的方法，并构建详尽的实验变量数据库。结合实验直接获取的数据，运用机器学习挖掘数据背后的规律，并基于数字孪生技术实时监测操作过程，以识别误差来源和影响结果稳定性的关键因素。设计成教学实验，培养学生应用数字化技术解决分析化学实验问题的能力。