为了增加电化学方法中微流控芯片内抗原抗体结合效果,提高生物病毒检测效率,这里对微流控芯片中的I型微流道内流场状态进行数值模拟,确定了微流控芯片中金箔电极设计的最优方案。这里通过对微流道流体的速度、雷诺数及壁面压力进行数值模拟试验,试验结果表明在微流道入口后三分之一处为金箔电极敷设的最佳区域,并根据数值模拟试验结果,设计了面向生物安全检测的微流控芯片。研究结果对于提高生物快检技术的检测效率有着较好的实际意义。

应用微流控技术有望解决于小体积细胞的低温保护剂(CPAs)处理问题,但现有的扩散式和透析式微流控芯片普遍存在传质效率过低的问题。这里提出一种新的膜式微流控系统,通过采用高通性的微滤膜和延长的微流道实现强化的跨膜对流传质。实验结果表明所设计的芯片在处理过程中产生了自发的“浓缩-稀释”效应,有效地提高了处理效率;含有10%DMSO的溶液在60ml/h速率下单次通过芯片后CPA去除率可达93%,而且在芯片中溶液浓度变化平缓可控,从而提供了一种理想的CPA处理方案。

微流控技术作为微全分析系统的关键与核心，一直是MEMS领域中的一个研究重点。随着微流控技术水平的不断提高以及与其它学科的不断渗透与融合，近年来已经涌现出一批令人注目的研究热点，其中微流控光学器件就是其典型代表。微流控技术与光学器件的融合，为传统光学器件的微型化、阵列化、低成本化以及高精度控制提供了可能。叙述了一些基于微流控技术的可变焦光透镜、显示器件、光开关、以及可调光纤光栅等新型光学器件的近期研究成果和应用背景。

微细气泡因其具有尺寸小、上升速度慢和传质效率高等特点,在污水处理、超声成像和皮肤清洁等领域具有可观的潜在应用价值。以微流控方法生成微细气泡为研究对象,针对T形微流道中气、液二相流体相互作用机制,开展基于COMSOL的微细气泡生成特性数值模拟研究,观测不同时刻下的微细气泡的形态特征,分析气体压强、液体流量、气体通道宽度、混合界面润湿性等因素对微细气泡生成特性的影响规律,并研制T形微流控芯片,通过微细气泡生成特性测试系统开展试验验证,为微细气泡定量精准可控生成提供仿真与试验依据。

微液滴是一种十分优秀的微反应器,在化学合成、生物检测及细胞研究等领域应用广泛。近年来,声表面波微流控技术发展迅速,在微液滴制备中具有重要应用前景。首先简单回顾了微液滴和声表面波微流控的研究发展历程,然后重点介绍了声表面波微流控液滴生成的工作原理、器件结构、液滴生成过程及工艺参数等;同时介绍了声表面波微流控核壳微液滴的可控生成机理及其制造过程。最后总结并展望了该技术在生化检测、生物3D打印等领域的应用前景。

微气泡因具有比表面积小和稳定性好等特点被广泛应用于污水处理和矿物浮选等领域。为了高效获得稳定的微气泡,利用COMSOL软件研究了聚焦型微通道中气、液相流速、表面张力、液相黏度和壁面润湿性对气泡生成的影响。结果表明:当气相流速增加时,气相克服表面张力的能力增强,气泡的脱离尺寸和频率增大,脱离时间减小;液相流速增加时作用在微气泡上的惯性力和剪切力增大,气泡脱离时间和脱离尺寸均减小;表面张力增大时气泡脱离时间和脱离尺寸增大

为了减少微流控芯片产品胶粘接封合的缺陷，提高胶粘接封合的效果，提出了一种室温下能够实现快速柔性胶粘接封合方法，设计了适用于该方法的胶粘接封合机。该封合机选用增压缸提供压力，采用柔性材料作为封合机的压头，压头通过浮动接头与增压缸相连，导向通过滑动轴承实现，驱动系统采用气动驱动，气动回路可实现双手操作，通过调压阀和计时器调节封合压力、保压时间，并且达到保压时间后上压头自动回位，此封合机设计改善了胶粘接封合采用纯手工封合的现状，显著提升了微流控芯片胶粘接封合工艺的自动化水平。

淡水收集装置的原理及性能效率的研究对于户外活动与野外考察具有十分重要的意义。由于将空气中的水蒸气转化为可以饮用的液态水过程中涉及到相变的发生，所以能量的交换与利用是空气取水装置设计过程中必须要考虑的问题。研究并利用微流控技术及吸附解吸附原理设计了一种新型的便携微流控空气取水设备，减小了空气取水装置体积和能耗，提高了淡水收集效率。

快速高效的气-液反应对生物物理学、化学和医学领域的发展具有十分重要的意义。微流控系统以其高传热传质效率和低物质消耗等优点为气-液反应提供了一个新的平台。介绍一种基于微流控驻停气泡的新型气-液微反应器系统,该系统利用微流道中的气泡和流动液体反应物之间稳定可控的气-液体界面来加速传质。微流控驻停气泡通过流体通道壁上特殊设计的裂隙结构生成,这使驻停气泡易于阵列。驻停气泡的大小和形貌通过改变气体质量传递来控制和调节,进而实现对气-液界面物质交换的有效控制。提出的微反应器为纳米晶体合成、先进生物材料制备等应用提供可控且稳定的气-液界面。