中國科學技術大學(簡稱“中國科大”)的研究團隊在微流動技術這一前沿交叉領域持續深耕,取得了一系列具有國際影響力的重要研究進展,有力推動了該技術在基礎科學探索與工程應用方面的邊界拓展。
微流動技術,通常指在微米尺度通道內操控微小體積流體的科學與技術,因其在高效傳質傳熱、精確反應控制及單細胞/單分子分析等方面的獨特優勢,已成為化學、生物醫學、材料科學及環境監測等領域的關鍵平臺技術。中國科大的多個研究組,依托其雄厚的理化基礎與工程創新能力,從理論建模、器件設計到系統集成與應用,進行了全方位的創新探索。
在基礎理論與方法學層面,研究團隊針對微尺度下獨特的流體動力學、界面現象及傳質過程,提出了新穎的理論模型與高精度數值模擬方法。例如,在復雜微通道網絡中的多相流調控、非牛頓流體在微結構中的流動行為預測等方面取得了突破,為高性能微流控器件的理性設計奠定了堅實基礎。
在核心器件與系統開發上,進展尤為顯著。團隊成功研制出多種新型多功能集成化微流控芯片,實現了對流體、顆粒、細胞乃至生物分子的高通量、高精度操控與分析。通過融合先進的光學、電學及聲學操控技術,開發出了用于單細胞捕獲、培養、刺激與實時觀測的全集成平臺,為生命科學研究提供了前所未有的強大工具。在面向即時診斷(POCT)的便攜式、低成本微流控檢測系統開發方面也取得了重要成果,展現了良好的應用轉化前景。
在交叉應用領域,這些技術突破正轉化為切實的科研生產力。在生物醫學方面,基于微流控的器官芯片模型為藥物篩選和疾病機理研究提供了更仿生的體外模型;在合成化學領域,微反應器技術實現了高危或高附加值化學合成的安全、高效與綠色化;在環境科學中,微型化、自動化的現場檢測設備提升了污染物監測的靈敏度與時效性。
這一系列進展的取得,得益于中國科大在學科交叉、基礎研究與應用研究并重方面的優良傳統,以及學校對前沿探索的持續支持。相關研究成果多次發表于國際頂級學術期刊,并獲得了國內外同行的廣泛關注與高度評價。隨著與人工智能、先進制造等技術的進一步深度融合,中國科大在微流動技術領域的探索有望催生更多顛覆性創新,為服務國家重大需求、推動科技進步與產業升級做出更大貢獻。