微流控技術(shù)是研究在微小尺度（通常指亞微米到毫米級）上操控流體的技術(shù)，其核心目標(biāo)是精確控制微量流體的行為，包括流動、混合、反應(yīng)、分離等。這一技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)、化學(xué)分析、材料科學(xué)等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力。以下從原理、技術(shù)手段、應(yīng)用場景和挑戰(zhàn)等方面進(jìn)行揭秘：

　　一、微流控基于流體在微小通道中的物理行為，利用以下原理實現(xiàn)精確控制：

　　1.層流效應(yīng)

　　在微尺度下，流體慣性力極小，雷諾數(shù)（Re）遠(yuǎn)低于臨界值（通常Re < 100），流動以層流為主，不易產(chǎn)生湍流。

　　不同流體層可并行流動而不混合，適用于精準(zhǔn)操控多相流體（如油水兩相）。

　　2.表面張力與潤濕性

　　微通道尺寸與表面張力效應(yīng)相當(dāng)，流體行為受通道壁面的潤濕性（親水/疏水）主導(dǎo)。

　　通過修飾通道表面（如涂層、圖案化），可引導(dǎo)流體流動或?qū)崿F(xiàn)液滴生成。

　　3.壓力驅(qū)動與電動力

　　壓力驅(qū)動：通過施加氣壓或液壓梯度驅(qū)動流體流動（如泵或擠壓）。

　　電動力：利用電場力操控帶電粒子或液滴（如電泳、介電泳）。

　　其他驅(qū)動力：包括毛細(xì)管力、離心力、聲波力等。

　　4.擴(kuò)散與混合

　　微尺度下分子擴(kuò)散距離短，但層流效應(yīng)會抑制混合。需通過設(shè)計特殊結(jié)構(gòu)（如交錯通道、混沌混合器）或施加外力（如超聲振動）增強(qiáng)混合。

　　二、關(guān)鍵技術(shù)手段

　　1. 微流控芯片設(shè)計與制造

　　材料選擇：

　　聚合物（如PDMS、聚碳酸酯）：成本低、易于加工，適合一次性使用。

　　玻璃/硅片：用于高精度實驗，化學(xué)穩(wěn)定性好。

　　紙基材料：低成本、可降解，適用于低端檢測（如試紙）。

　　制造工藝：

　　軟光刻：通過光刻技術(shù)制造PDMS模具，復(fù)制微通道結(jié)構(gòu)。

　　3D打?。褐苯哟蛴?fù)雜三維結(jié)構(gòu)，適應(yīng)個性化需求。

　　激光微加工：在玻璃或金屬表面刻蝕通道。

　　2. 流體操控技術(shù)

　　液滴微流控：

　　通過調(diào)控表面張力和流速，生成單分散的納米/微米級液滴，用于化學(xué)反應(yīng)、單細(xì)胞分析。

　　典型應(yīng)用：數(shù)字PCR、液滴測序。

　　閥控系統(tǒng)：

　　集成微型閥門（如氣動閥、熱響應(yīng)閥）主動控制流體通斷，實現(xiàn)復(fù)雜邏輯操作。

　　電動力學(xué)操控：

　　電濕潤：通過電場改變液滴潤濕性，控制其移動或合并。

　　介電泳：利用非均勻電場驅(qū)動帶電粒子（如細(xì)胞、納米顆粒）定向遷移。

　　3. 檢測與傳感

　　光學(xué)檢測：

　　結(jié)合熒光、拉曼光譜等技術(shù)，在微通道中實時監(jiān)測化學(xué)反應(yīng)或細(xì)胞活動。

　　電化學(xué)傳感：

　　在芯片上集成電極，通過電流或電壓變化檢測離子濃度或分子吸附。

　　成像技術(shù)：

　　顯微成像（如共聚焦顯微鏡）直接觀察流體動態(tài)或細(xì)胞行為。