微流体技术是一种设计和制造能够引导微升/纳升范围内非常小的流体流动的设备的技术。一微升和一纳米分别是一升的百万分之一和十亿分之一。作为参考,一滴水约为25微升。
当处理如此少量的流体时,各种有趣的性质就会出现。像表面张力这样的性质,在处理我们习惯的水量时往往无关紧要,开始在这些尺度上主导动力学。在小尺度下,决定流体湍流的雷诺数非常低,这意味着流体流动基本上保持层流。这使得微流体的某些方面更加方便和可预测,而另一些方面则更具挑战性。例如,你不能依靠湍流将两股气流混合在一起,而必须依靠扩散,就像人体内的细胞机器一样。。
使用微流体的系统必须非常精确地制造。玻璃是一种常见的材料,但塑料和硅也是很受欢迎的介质。传统的光刻技术可以用来在类似于计算机芯片的设备表面建立微小的通道。所有液体必须相对纯净,不含堵塞这些微妙通道的颗粒。微流控系统需要有能力的流体物理学家进行设计和测试。
微流体技术在生物和化学领域有着广泛的应用。DNA微阵列可以让生物学家同时对特定的蛋白质或基因序列进行数百万次测试,利用微流体技术。化学分离机器可以使用离心机和微流控芯片的组合来分析特定物质的化学组成。它们可用于制备生物样本进行检测。由于大多数微流控芯片的设计无法重新配置,这限制了更雄心勃勃的应用,但目前正在研究绕过这一点。。
一个令人兴奋的新研究领域是微流体与MEMS(微机电系统)技术的集成。通过在微流体芯片上安装微型泵或电子设备,它极大地扩展了各种应用。未来的微流体设备可能会配备数以百万计的微型门,让用户以复杂而有用的方式操纵流量。政府一直对使用微流控芯片来检测生物和化学武器的存在感兴趣。。
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