微流控技術(shù)及其應(yīng)用與發(fā)展

李宇杰，霍 曜，李 迪，唐校福，史 菲，王春青

（1.哈爾濱工業(yè)大學(xué)先進(jìn)焊接與連接國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江哈爾濱 150001；2.哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）材料科學(xué)與工程學(xué)院，山東威海 264209）

微流控技術(shù)是指在至少有一維為微米甚至納米尺度的低維通道結(jié)構(gòu)中控制體積為皮升至納升的流體進(jìn)行流動(dòng)并傳質(zhì)、傳熱的技術(shù)，可廣泛應(yīng)用于生化分析、免疫分析、微創(chuàng)外科手術(shù)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等眾多領(lǐng)域［1］。

微流控技術(shù)的核心內(nèi)容包括以下幾方面。

1）微通道結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與制造 當(dāng)通道的特征尺寸在微米甚至納米量級(jí)時(shí)，通道表面積與其內(nèi)部空間的體積之比很大，通道的結(jié)構(gòu)、形狀和壁面性質(zhì)都將對(duì)其中的流體流動(dòng)狀態(tài)產(chǎn)生極大的影響。如何設(shè)計(jì)并制造出結(jié)構(gòu)合理、尺寸精確、壁面性質(zhì)可控的微通道，是控制微流體的前提。

2）微納尺度流體的驅(qū)動(dòng)與控制 微納尺度下的流體與宏觀流體相比，其流動(dòng)狀態(tài)和傳輸特性有很大不同，表現(xiàn)出明顯的尺寸效應(yīng)［2-3］。隨著通道特征尺寸的縮小，流體的體積減小，重力往往可以忽略不計(jì)；但此時(shí)流體的比表面積增加，宏觀下通?？梢院雎缘谋砻鎻埩φ紦?jù)主導(dǎo)地位，通道中液-固、液-液及液-氣界面的形態(tài)、尺寸和位置成為影響流體流動(dòng)狀態(tài)的主要因素之一。微納流體流動(dòng)的雷諾數(shù)（Re）極低，其值通常遠(yuǎn)小于100，屬于典型的層流，流體黏度的影響遠(yuǎn)大于慣性的影響，流動(dòng)阻力大，流體各部分混合困難。而另一方面，微納流體流動(dòng)的伯克利數(shù)（Péclet number）較大，流體中分子、原子或其他微觀粒子的隨機(jī)擴(kuò)散過(guò)程將不可忽略。這些特點(diǎn)都使得微納流體的驅(qū)動(dòng)和控制較為困難。

3）微流控器件及系統(tǒng)的集成與封裝 微流控器件是目前微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）領(lǐng)域中主要的分支之一。隨著制造和集成技術(shù)的不斷提高，微流控器件也日益向小型化、多功能化方向發(fā)展，其中往往集成有多種微電子或微機(jī)械器件，形成具有完整功能的片上系統(tǒng)（system on a chip，SOC）。然而，由于微流體器件涉及的材料種類多、制備工藝與傳統(tǒng)的微電子制造工藝不兼容、微流體的密封與絕緣難度較大等原因，目前微流體器件發(fā)展中最大、最困難的問題就是與IC電路及器件的集成與封裝。

本文將針對(duì)以上要點(diǎn)內(nèi)容，綜述近年來(lái)微流控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及其在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用，并由此展望微流控技術(shù)的發(fā)展前景，歸納今后的研究方向與重點(diǎn)。

1 微通道的結(jié)構(gòu)與制備

微流控系統(tǒng)中流體需要在一定尺寸和結(jié)構(gòu)的微通道中以一定的方式進(jìn)行流動(dòng)，以達(dá)到傳熱、傳質(zhì)和動(dòng)量傳輸?shù)哪康?。因此微通道是微流控系統(tǒng)的核心部分。尺寸較大（特征尺寸大于100μm）、結(jié)構(gòu)和功能簡(jiǎn)單的通道可以用毛細(xì)管制備，而尺寸小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的通道則需要采用特定的材料和特定的工藝來(lái)制備。

1.1 微通道結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)

圖1 不同形狀的主通道Fig.1 Microchannels of different morphology

微通道由入口、主通道、輔助通道（側(cè)流通道）和出口組成。主通道中需要輸入多相流體時(shí)，不同的流體需從不同的入口通道引入，經(jīng)過(guò)主通道處理后的不同流體再由不同的出口通道導(dǎo)出。入口和出口部分可以設(shè)計(jì)成“T”型［4］，“Y”型［5］或扇骨型［6-7］結(jié)構(gòu)。主通道是流體發(fā)生分離、混合和反應(yīng)的主要空間場(chǎng)所，是實(shí)現(xiàn)微流控器件功能的主要部分，其結(jié)構(gòu)和尺寸需根據(jù)器件所要實(shí)現(xiàn)的具體功能進(jìn)行仔細(xì)設(shè)計(jì)。最簡(jiǎn)單的通道為平面直通道［8］，如圖1a）所示。在需要造成不同流體間的有效混合時(shí)，可以將主通道設(shè)計(jì)成二維曲線型［9-10］、二維折線型［10］、三維折線型［11］或更為復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)［12］，如圖1b）—圖1 e）所示。與二維結(jié)構(gòu)相比，三維結(jié)構(gòu)可以產(chǎn)生較強(qiáng)的渦旋，使混合更為快速、有效，但制造也更為復(fù)雜。主通道的壁面或底面也可以設(shè)計(jì)出斜肋、斜槽或人字形槽［13］，如圖1f）所示，造成各向異性的流動(dòng)阻力，形成紊流，以加強(qiáng)混合。低雷諾數(shù)條件下，在主通道中加入有序排列的障礙物，可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)分散于液體中的不同大小的微粒的有效分離，如圖2所示［14］。輔助通道（側(cè)流通道）則通常用來(lái)實(shí)現(xiàn)流體的水力聚焦和流量控制［15］。

1.2 制備微通道的材料

設(shè)計(jì)好的微通道結(jié)構(gòu)可以用不同的材料來(lái)制備，如硅、玻璃及高分子聚合物等。單晶硅晶圓是IC產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)材料，廣泛用于制造半導(dǎo)體器件和集成電路。在單晶硅晶圓上制備微通道的工藝通常能與微制造技術(shù)完全兼容。制備完成的微流控器件能方便地與微電子器件進(jìn)行集成。以二氧化硅為主要成分的普通玻璃是一種低成本、絕緣性能好、對(duì)可見光透明的材料［16］。用它制備微通道，便于觀察通道內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)與有機(jī)聚合物及硅等材料的有效鍵合，防止流體的滲漏。相對(duì)于硅片和玻璃，有機(jī)聚合物材料加工制備過(guò)程更加簡(jiǎn)單［17］，能夠制備復(fù)雜的通道結(jié)構(gòu)?？梢杂糜谥苽湮⑼ǖ赖挠袡C(jī)聚合物材料主要有聚碳酸脂（polycarbonate，PC）［18-19］、聚甲基丙烯酸甲脂（polymethyl methacrylate，PMMA）［20-21］、聚苯乙烯（polystyrene，PS）［17-21］、聚乙烯對(duì)苯乙二醇（polyethylene terephthalate glycol，PETG）［22］、聚氯乙烯（polyvinylchloride，PVC）［17］、聚乙烯（polyethylene，PE）［17］及聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane，PDMS）［21］等。其中聚二甲基硅氧烷的彈性很好，可用于制備需要較大變形的特殊器件，如微氣泵［23］、微閥［24］等。但有機(jī)物導(dǎo)熱性差、不耐高溫、加工工藝與微制造工藝不兼容，使其在微流控技術(shù)的應(yīng)用受到一定限制。

圖2 微通道中不同直徑熒光粒子的分離Fig.2 Separation of fluorescent microspheres in microchannels

1.3 微通道的加工制備方法

用于制備微通道的材料種類多、性能差異很大，針對(duì)不同的材料需要采用不同的加工方法。硅和玻璃材料上加工微通道主要采用光刻和刻蝕技術(shù)，可以精確地控制微通道的形狀、大小和位置，并且能同時(shí)在整個(gè)芯片表面形成圖形，適宜進(jìn)行大規(guī)模批量生產(chǎn)。隨著光刻工藝的進(jìn)步，光刻的精度不斷提高，制備出的圖形特征尺寸不斷減小。采用納米級(jí)的光刻技術(shù)能夠制備出特征尺寸小于500nm的微通道，實(shí)現(xiàn)對(duì)納米尺度流體的控制和應(yīng)用。但光刻工藝對(duì)襯底表面質(zhì)量要求苛刻、工藝復(fù)雜、需要昂貴的曝光和刻蝕設(shè)備，成本較高，成品率較低。同時(shí)，光刻和刻蝕很難制備三維結(jié)構(gòu)的微通道。

聚合物類材料的加工方法則大不相同，通常采用軟光刻技術(shù)來(lái)完成。圖形母版可以采用打印、普通光刻或電子束直寫制備，圖形轉(zhuǎn)移和復(fù)制則可以通過(guò)壓?。?5］、模鑄［26］與印刷［27］來(lái)實(shí)現(xiàn)。軟光刻技術(shù)［24］不僅可以制造三維結(jié)構(gòu)，而且能制造出不規(guī)則的曲面。軟光刻所需要的設(shè)備比較簡(jiǎn)單，一般實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下就可以應(yīng)用，圖形復(fù)制過(guò)程簡(jiǎn)單、精度高、重復(fù)性好，是一種方便、便宜、適合一般生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件并能進(jìn)行低成本批量生產(chǎn)的技術(shù)。

2 微納流體的流動(dòng)狀態(tài)與控制

流體在微納尺度的通道中流動(dòng)的阻力很大。要形成有效的驅(qū)動(dòng)可以有多種方法，如采用注射泵［28］、氣泵［23，29］、蠕動(dòng)微泵［30］等進(jìn)行壓力驅(qū)動(dòng)，或者利用電滲流［31］、電泳［32］、電潤(rùn)濕［33-34］和介電流體［35-36］等現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)電動(dòng)力驅(qū)動(dòng)。

2.1 微通道中的渦流

微納尺度的流體屬于典型的層流。當(dāng)Re≥100時(shí)，如果在通道側(cè)壁或管道中存在一定的障礙物，形成不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，會(huì)使流場(chǎng)中出現(xiàn)渦流和渦旋。100＞Re≥10時(shí)，平面結(jié)構(gòu)的微通道中很難形成渦流，但三維不對(duì)稱結(jié)構(gòu)的微通道中仍然能夠產(chǎn)生有效的渦流。而對(duì)于雷諾數(shù)極低的情況，即Re＜10時(shí)，則必須在微通道的壁面設(shè)計(jì)出與流動(dòng)方向呈一定夾角的不對(duì)稱線槽，為流體制造各向異性的阻力，使流體產(chǎn)生局部旋轉(zhuǎn)和伸展，才能形成混沌狀態(tài)，出現(xiàn)渦旋。

在低雷諾數(shù)的層流中形成渦流最有效的辦法是在流體的局部位置制備有源攪拌部件，再采用外部的電場(chǎng)、磁場(chǎng)、超聲或壓力等控制這些部件形成渦流。圖3是利用磁場(chǎng)控制磁性膠體顆粒自組裝形成“微磁子”混合器實(shí)現(xiàn)局部攪拌的典型實(shí)例［37］。圖中測(cè)量的是混合器主通道下游不同截面位置處示蹤粒子的濃度分布。右上和左下的插圖分別是混合前和混合后微通道中的流動(dòng)狀態(tài)照片；實(shí)線箭頭所指的即是由磁性膠體粒子自組裝形成的“微磁子”，虛線箭頭指示的是流動(dòng)方向。左邊入口流入的流體中加入了示蹤粒子。右上插圖中，“微磁子”沒有旋轉(zhuǎn)，左右入口通道中通入的流體沒有混合；而左下插圖中，“微磁子”在外磁場(chǎng)控制下快速旋轉(zhuǎn)，使下游流體發(fā)生有效混合。

圖3 “微磁子”混合器的結(jié)構(gòu)及其混合效果Fig.3 Structure and mixing effect of the micro-magneton mixer

2.2 微通道中多相流體間的界面及其控制

微納米流體按其組成成分可分為單相流（如單一液體流、單一氣體流），兩相及多相流（如氣-液兩相流，液-液多相流）。多相流又可以細(xì)分為單組分多相流（single component，multiphase，SCMP）和多組分多相流（multicomponent，multiphase，MCMP），也可以分為互溶多相流和不互溶多相流。

2.2.1 互溶流體間的界面

宏觀尺度下，互溶的液態(tài)流體之間很難維持明顯的界面，相互接觸后可以通過(guò)對(duì)流等過(guò)程很快實(shí)現(xiàn)混合。但在低雷諾數(shù)的層流條件下，流體間往往只能通過(guò)界面擴(kuò)散進(jìn)行混合。因此，即使是互溶流體，在相互接觸時(shí)中間也會(huì)存在明顯的界面。但隨著相互接觸時(shí)間的延長(zhǎng)，由于縱向（沿著流體流動(dòng)方向）和橫向（垂直于流體流動(dòng)方向）的擴(kuò)散，會(huì)使界面展寬，逐漸變得模糊，如圖4a）所示［3］。

圖4 兩相微流體間的界面Fig.4 Interfaces between two-phase microfluid flows

2.2.2 不互溶流體間的界面

對(duì)于不互溶的兩相微流體，界面處的擴(kuò)散作用受到抑制，能夠在兩相之間長(zhǎng)時(shí)間保持明晰的界面，即形成所謂的“釘扎”界面，如圖4b）所示［3］。但界面的形態(tài)會(huì)受到流體黏度、界面張力、流速、通道特征尺寸、通道內(nèi)壁狀態(tài)等眾多影響的因素，形成分層流、波浪層流、傾斜界面層流、液滴流、塞狀流以及環(huán)形流等多種不同的流型，如圖5所示［38］。

圖5 微通道中不同的流型Fig.5 Different flow patterns in the microchannels

不互溶多相微流體的界面控制是微流控技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。宏觀條件下，水溶相與有機(jī)相依靠重力作用分離，但對(duì)于微流體而言，液-固、液-氣、液-液相之間的界面張力起主導(dǎo)作用，宏觀尺度上控制流體的方法已不再適用［39］。改變微通道的結(jié)構(gòu)，如引入導(dǎo)向結(jié)構(gòu)［40］或者采用特定形狀截面的微通道［41］都能夠有效改變多相不互溶微流體間的界面形態(tài)。用PVP，PEO，PHEMA，ODS等物質(zhì)對(duì)微通道的壁面進(jìn)行表面化學(xué)改性則可以使界面形態(tài)更加穩(wěn)定而容易控制［22，42-44］。

3 微流控器件及其應(yīng)用

微流控器件所能實(shí)現(xiàn)的功能取決于器件中微通道內(nèi)流體中的傳輸過(guò)程。例如，微泵［30，45］是采用不同的驅(qū)動(dòng)方式在微通道的特定區(qū)域中形成整體定向流動(dòng)的器件；微分離器［14，46-48］是利用不同流體之間及流體與流體中的微觀粒子（如離子、大分子、細(xì)胞等）之間的相互作用而將原本混合在一起的多種流體或流體中的多種粒子進(jìn)行有效分離的器件；微混合器［3，49］是要在微流體各部分之間造成充分的物質(zhì)交換以實(shí)現(xiàn)層流條件下最大程度的混合；微反應(yīng)器［50-53］則是使相互間可以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的流體在微通道或微液滴所限制的微小空間中發(fā)生有效反應(yīng)制備某種特定物質(zhì)的器件。將這些器件集成在一起，并與外部能量與信號(hào)的輸入輸出器件（如微電子或微機(jī)械器件）進(jìn)行組裝，就可以制備出具有完整功能的微流控系統(tǒng)，用于航空航天、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、生物工程、材料加工、化工工業(yè)等眾多領(lǐng)域。

3.1 生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用

微納尺度下，流體間的傳質(zhì)、傳熱和反應(yīng)過(guò)程高效、易控，主要是因?yàn)椋?）短程分子擴(kuò)散有利于控制化學(xué)反應(yīng)進(jìn)程并且能夠快速達(dá)到平衡狀態(tài)；2）相對(duì)較大的界面有利于促進(jìn)界面反應(yīng)；3）反應(yīng)發(fā)生時(shí)只需要少量熱能，散熱和加熱過(guò)程都容易實(shí)現(xiàn)，能精確控制反應(yīng)溫度；4）待分析的溶液或物質(zhì)需求量極微小，可以節(jié)省貴重藥品消耗或有毒物質(zhì)的揮發(fā)。這些特點(diǎn)使微流控技術(shù)應(yīng)用于萃取提純［54］、病毒及細(xì)胞或大分子的分離與檢測(cè)［6，55-59］以及疾病的快速診斷［60-62］方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)。

2000年，KITAMORI等最先利用微流控技術(shù)將水相／有機(jī)相引入微通道形成層流，萃取Fe2＋和Co2＋離子［63-64］。此后，多相層流技術(shù)被用于衍生氨基甲酸酯類殺蟲劑［65］等物質(zhì)的萃取和檢測(cè)。MARUYAMA等發(fā)現(xiàn)，通過(guò)改變通道結(jié)構(gòu)形成間歇式隔墻界面，可以提高萃取效率［41］。

利用微通道多相層流界面的選擇性擴(kuò)散能夠?qū)崿F(xiàn)DNA、蛋白質(zhì)、細(xì)胞、病毒、正負(fù)離子、多肽、共聚物等多種粒子的無(wú)膜分離。將分離得到的特定物質(zhì)或粒子，如DNA，在通道的不同位置與某種化學(xué)試劑混合、加熱并反應(yīng)，再利用光學(xué)等檢測(cè)手段進(jìn)行測(cè)量，就可以確定物質(zhì)或粒子的種類和性質(zhì)。圖6a）就是納升DNA分析器件的結(jié)構(gòu)示意圖［66］。

在體外基因擴(kuò)增技術(shù)（PCR）［67-68］中采用微流控芯片技術(shù)擴(kuò)增特定DNA片段，不但簡(jiǎn)化了操作步驟、提高了檢測(cè)效率，而且因?yàn)槲⑼ǖ懒己玫纳崮芰Γ沟眯酒瑑?nèi)部溫度分布均勻，反應(yīng)過(guò)程更容易控制，從而解決了傳統(tǒng)PCR中加熱體積大、熱循環(huán)緩慢和效率低的缺點(diǎn)。圖6b）是一種集成了PCR與毛細(xì)管電泳（capillary electrophoresis，CE）分離的微流控器件的結(jié)構(gòu)示意圖［68］。

圖6 微流體器件在DNA分析中的應(yīng)用實(shí)例Fig.6 Application of microfluidic devices in DNA analysis

3.2 層流微加工技術(shù)

層流微加工是利用微流體的層流特性，通過(guò)精確地控制化學(xué)反應(yīng)試劑在微通道中的傳輸過(guò)程，在微通道中特定區(qū)域加工或合成化學(xué)物質(zhì)的新型微加工技術(shù)。實(shí)現(xiàn)層流微加工必須具備以下條件［5］：1）能夠?qū)⒒瘜W(xué)試劑從微通道外轉(zhuǎn)移到微通道內(nèi)；2）能夠?qū)⒒瘜W(xué)試劑定位到反應(yīng)發(fā)生的精確位置；3）化學(xué)試劑在所需的位置處發(fā)生期望的化學(xué)反應(yīng)；4）能夠?qū)U物從反應(yīng)發(fā)生的區(qū)域移走。

目前，利用層流微加工技術(shù)能夠在微通道中制備出包括金屬［69］、非金屬無(wú)機(jī)物［70-71］以及有機(jī)纖維等多種材料。制備得到的材料可以是線狀、管狀、顆粒狀或殼核結(jié)構(gòu)等多種形態(tài)［69，70-72］。圖7a）是采用層流微加工技術(shù)在微通道中制備出的Ag線，其寬度為幾十微米；圖7b）則是在毛細(xì)管中制備的導(dǎo)電聚合物纖維。

在微通道中通入對(duì)特定材料具有腐蝕性的流體，可以對(duì)微通道中已有的結(jié)構(gòu)和涂層進(jìn)行刻蝕，形成所需要的圖形［69］。圖7c）所示的通道結(jié)構(gòu)中，主通道的底面上原本沉積有帶狀的Au薄膜。通入流體時(shí)，中間的入口通入Au的腐蝕液，兩側(cè)的入口通入水。水-腐蝕液-水形成的三相層流流過(guò)主通道后，可以選擇性地刻蝕Au薄膜的中間部分，形成兩個(gè)分立的Au電極?？涛gAu以后，再在兩側(cè)的入口分別通入Ag鹽溶液和還原液，可以制備出如圖7c）所示的三電極結(jié)構(gòu)。

圖7 層流微加工技術(shù)Fig.7 Microfabrication using laminar flow

這種原位微加工技術(shù)避免了使用復(fù)雜的微加工技術(shù)在微通道中制備材料或圖形，同時(shí)能夠十分靈活地控制材料或圖形的尺寸和位置，因而引起了研究人員的廣泛關(guān)注。但是就目前來(lái)看，這種方法所加工的圖形最小尺寸仍然在微米量級(jí)。主要原因是在反應(yīng)的時(shí)間和空間范圍內(nèi)，微流體中起主要控制作用的微觀傳輸過(guò)程，尤其是界面擴(kuò)散過(guò)程的特征長(zhǎng)度通常為幾個(gè)微米。如果能更好地控制多相微流體界面間的傳質(zhì)過(guò)程，從而精確控制層流微加工的精度，這一技術(shù)將可以在微制造和微連接領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用。

4 總結(jié)與展望

微流體與宏觀連續(xù)流體相比較因流動(dòng)空間特征尺度不同而存在明顯差異。利用微流控技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)多相流體的混合、分離、萃取和反應(yīng)，并實(shí)現(xiàn)了微泵、微閥、微反應(yīng)器等多種器件的集成。然而，在微流控技術(shù)的應(yīng)用方面仍然存在一系列的難題：1）納米尺度及三維微通道的制備；2）微納尺度下流體流動(dòng)狀態(tài)的精確控制；3）微通道內(nèi)流體流速、溫度等物理量的精確測(cè)量；4）微流控器件工藝與傳統(tǒng)微電子制造工藝的兼容性；5）微流控器件與其他微電子、微機(jī)械器件的集成與封裝等。

在高度集成的微流控器件中，通道中的流體也往往是多種液體、氣體同時(shí)存在。深入研究多相微流體之間，尤其是界面處的傳輸過(guò)程對(duì)于開發(fā)各種新型、高效的微流體器件至關(guān)重要。但是由于界面的橫向尺寸太小，所涉及的微觀過(guò)程（包括擴(kuò)散、對(duì)流、化學(xué)反應(yīng)、電化學(xué)等）和微觀相互作用（包括流體與微觀粒子之間、流體與固體界面之間、粒子與粒子之間、粒子與固體或液體界面之間的相互作用等）通常又十分復(fù)雜，因此直至今天仍然有許多機(jī)理沒有搞清楚。多相流體在界面處的相互作用是一個(gè)典型的“介尺度”科學(xué)問題。如何建立相應(yīng)的介觀尺度研究基礎(chǔ)理論、掌握多相微流體的流動(dòng)特點(diǎn)、全面解析多相微流體間的反應(yīng)過(guò)程與機(jī)制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)多相流體流動(dòng)及反應(yīng)的調(diào)控將是該領(lǐng)域未來(lái)研究的重點(diǎn)之一。

另外，隨著制造和加工技術(shù)的不斷進(jìn)步，微通道尺寸越來(lái)越小，結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，在流體流動(dòng)方向上通道的特征尺度常常會(huì)跨越毫米、微米以及納米量級(jí)。在不同尺度通道間的結(jié)合部位，流體的流動(dòng)狀態(tài)極為復(fù)雜。尺寸效應(yīng)及跨尺度條件下流體的性質(zhì)、狀態(tài)及演變將是多相微流體研究中的另一個(gè)重點(diǎn)。

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