流场形貌的控制是微流控领域一个基础研究问题
流场形貌的控制是微流控领域一个基础研究问题。其中，涡流的构造和应用最吸引研究人员的兴趣。涡流具有在微观尺度下操控颗粒或微型物体的潜力，已有一些工作展示了使用涡流来分离不同粒径的颗粒或细胞。较之前集中在高流速的条件下构造涡流的工作而言，如何在低速流动的条件下在微流体通道中构造涡流仍较具挑战。
在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的大力支持下，中国科学院绿色印刷重点实验室宋延林研究员课题组近年来致力于纳米绿色印刷技术的研究和应用，在喷墨打印、墨滴控制和功能界面操控液滴行为领域取得了一系列重要进展。最近，他们提出了一种利用马兰格尼（marangoni）效应实现低流速条件下构造微米级涡流的方法。马兰格尼效应是由水-空气界面的表面张力梯度引起的，能够在流体表面产生外力。在这种表面力作用下，在低流速条件下可以产生旋涡流。通过光刻加工得到的微结构折叠流体界面形成特定形状，可将马兰格尼效应产生的表面流转化为涡旋流，旋涡的形态取决于流体界面的形状和流体中的微观结构。利用这种涡流一方面可以在微米尺度旋转微型物体，另一方面实现了具有粒径筛选功能的微米颗粒的输运和富集。该方法有望在微流控技术中的微尺度操作中得到广泛应用。
多种形貌的涡流图案
相关研究成果发表在《angew. chem. int. ed.》，通讯作者是宋延林研究员和黄占东博士，第一作者是博士生蔡哲仁。
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