流場形貌的控制是微流控領(lǐng)域一個基礎(chǔ)研究問題。其中，渦流的構(gòu)造和應(yīng)用最吸引研究人員的興趣。渦流具有在微觀尺度下操控顆粒或微型物體的潛力，已有一些工作展示了使用渦流來分離不同粒徑的顆粒或細(xì)胞。較之前集中在高流速的條件下構(gòu)造渦流的工作而言，如何在低速流動的條件下在微流體通道中構(gòu)造渦流仍較具挑戰(zhàn)。

在國家自然科學(xué)基金委、科技部和中國科學(xué)院的大力支持下，中國科學(xué)院綠色印刷重點(diǎn)實(shí)驗室宋延林研究員課題組近年來致力于納米綠色印刷技術(shù)的研究和應(yīng)用，在噴墨打印、墨滴控制和功能界面操控液滴行為領(lǐng)域取得了一系列重要進(jìn)展。最近，他們提出了一種利用馬蘭格尼（Marangoni）效應(yīng)實(shí)現(xiàn)低流速條件下構(gòu)造微米級渦流的方法。馬蘭格尼效應(yīng)是由水-空氣界面的表面張力梯度引起的，能夠在流體表面產(chǎn)生外力。在這種表面力作用下，在低流速條件下可以產(chǎn)生旋渦流。通過光刻加工得到的微結(jié)構(gòu)折疊流體界面形成特定形狀，可將馬蘭格尼效應(yīng)產(chǎn)生的表面流轉(zhuǎn)化為渦旋流，旋渦的形態(tài)取決于流體界面的形狀和流體中的微觀結(jié)構(gòu)。利用這種渦流一方面可以在微米尺度旋轉(zhuǎn)微型物體，另一方面實(shí)現(xiàn)了具有粒徑篩選功能的微米顆粒的輸運(yùn)和富集。該方法有望在微流控技術(shù)中的微尺度操作中得到廣泛應(yīng)用。

多種形貌的渦流圖案

相關(guān)研究成果發(fā)表在《Angew. Chem. Int. Ed.》，通訊作者是宋延林研究員和黃占東博士，第一作者是博士生蔡哲仁。

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