微流控技術是一種在微米尺度下操控微小體積液體的技術,通過設計特殊的通道網絡和腔室來實現對流體的精確控制、混合、反應和分析。
1.定義與特征
微型化平臺:典型通道寬度為10–500μm,可集成泵、閥、反應器等功能于單一芯片上。
層流特性:低雷諾數(Re<<1)使流體呈平滑穩定的層狀流動,無湍流混亂現象,有利于精準操控。
擴散主導機制:物質傳輸主要依賴分子擴散而非對流,適用于快速高效的化學反應或生物分子相互作用研究。
2.理論基礎
納維爾-斯托克斯方程簡化版描述粘性流體行為;
泰勒分散理論解釋粒子在彎曲通道中的遷移規律;
表面張力效應顯著影響液滴生成與破裂過程。
二、微流控技術材料選擇策略
1.硬質基底:硅晶體適合高溫高壓極*條件實驗;
2.彈性材質:PDMS因透光性好、成本低且便于快速原型制作而被廣泛采用;
3.復合結構:玻璃-金屬鍵合滿足生物相容性要求高的應用場景。
三、微流控技術技術優勢與挑戰并存
1.突出優點
樣品節?。簝H需納升級別試劑即可完成傳統方法同等效果的實驗;
過程可視化:配合顯微成像系統追蹤動態過程(如結晶生長路徑);
自動化潛能:易于與機器人平臺對接實現無人值守長時間運行。
2.現存瓶頸
堵塞風險:懸浮顆粒易沉積在狹窄拐角處導致流通不暢;
氣泡管理難題:溶解氣體逸出形成的氣栓會干擾定量準確性;
規?;系K:從實驗室到產業化放大過程中保持性能一致性困難。
