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更新时间：2026-10-30
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微流控技术的核心，是实现微观尺度下流体行为的精准调控。在液体被动输运、选择性导流、油水分离等场景中，传统微流控方案大多依赖外置泵源、压力驱动或繁琐的表面改性工艺，而微纳3D打印开辟了一条全新的技术路径，通过精确构建三维几何结构，直接调控界面力、润湿性、毛细压力以及液-固相互作用，将仿生结构设计与流体物理原理转化为可编程的微结构，为被动式、选择性液体操控的实现打开广阔空间。
近期多项前沿研究证实，依托摩方精密微纳3D打印的超高精度成型能力，可构筑具备自主调控特性的流体输运机制，下面我们一同来看相关研究成果。
受猪笼草高曲率边缘的启发，西安交通大学团队围绕弯曲微结构对液体铺展行为的选择性调控开展系统研究，发表于《Chemical Engineering Journal》。团队搭建了能量分析框架，用以阐释液体界面与拱形高曲率边缘之间的相互作用规律，研究发现这类特殊几何结构能够在三相接触线位置形成显著的铺展势垒，引导不同润湿特性的液体沿着预设路径流动。
为在实验中精准复现这套复杂几何构型，依托摩方精密的面投影微立体光刻（PμSL）技术（nanoArch® P150，精度：25 μm）批量制备了具有双侧弓形边缘的微流道结构，并在微米尺度上稳定复现目标曲率特征。研究人员通过调整乙醇与水的配比改变液体接触角，在打印成型的微通道内成功实现选择性导流，这套由几何主导的流体调控机制，还进一步拓展应用至Y型分支通道、流体数字显示装置以及油水分离器等多种功能性微流控器件。这项工作充分证明，经过精密制造的三维曲率结构能够充当被动式 “流体闸门"，依照液体自身界面特性完成导引、筛选与分离。
香港大学Alan C. H. Tsang教授团队则从另一维度探索方向性液体操控方案，聚焦曲率棘轮表面的流体调控效应，相关成果刊载于《ACS Nano》。研究系统考察结构曲率、表面倾斜角度、液体表面张力以及固液界面能之间的耦合关系，厘清多因素共同决定液体输运行为的内在规律，这类结构化表面依托摩方精密microArch® S240（精度：10 μm）完成制备，依靠精准可控的曲率与倾斜特征，科研人员得以在实验中观测、验证非对称拉普拉斯压力在三维液体界面的生成与调控过程。
相较于单纯依靠化学梯度或者外部作用力驱动流体的传统思路，结构化表面本身的几何形态，成为引导液体运动的核心主动要素。研究引入无量纲参数ζ，表征固体表面自由能与液体表面张力的关联关系，在ζ≈1的平衡区间附近，曲率棘轮表面可以支撑丰富多样的液体响应行为，包括定向铺展、流向改向、双向输运甚至逆向运动，这一重要发现说明，同一套微结构表面并不局限于单一固定的流体响应模式，液体行为可以依靠结构几何与界面性质的协同作用灵活调谐。除常规流体导引功能之外，团队还基于该机制验证了液体信息加密的创新思路，编码信息仅能在特定界面能条件下借助液体显现，这项研究进一步拓宽了微纳3D打印结构的应用边界，精密设计的表面不再只是容纳流体的通道载体，而是一套可编程界面，自主决定液体运动的时机、位置与方向。
另一项发表于《Advanced Science》的研究，由哈尔滨工业大学、香港理工大学等机构联合完成，研究团队从黄瓜卷须的螺旋结构及其天然液体输运特性中汲取仿生灵感，开发出仿生弹簧微通道，将液体输运、界面识别与液相分离集成于一体，构建一体化三维微流控架构。研究人员采用摩方精密nanoArch® S140（精度：10 μm）开展器件制备，在稳定保留毛细驱动输运所需关键结构特征的基础上，完整还原三维螺旋几何形态。
通过提前预载油相或水相介质，这套系统能够选择性捕获并输运目标液相，实现互不相溶液体的动态分离，仿生弹簧微通道在多种油水体系中均保持优异的分离性能，分离效率稳定约99%，同时具备捕捉油水界面、降低通道堵塞风险的优势，该方案也成功拓展至原油与水的分离场景。和依赖滤膜过滤或者外部机械驱动力的传统分离系统相比，该方案依托微通道自身几何构型、润湿性特征与力学响应协同调控流体，充分展现了微纳3D打印的仿生三维架构，能够从静态被动微结构，升级为具备选择性输运与液相分离能力的功能性微流控泵。
综合上述系列研究可见，微流控领域正迎来重要的创新方向，微尺度结构几何可直接作为调控流体行为的核心机制。不同研究依托差异化的底层物理机理，但其技术落地均离不开微尺度复杂三维结构的高精度制备能力。借助摩方精密微纳3D打印技术，科研人员能够打破平面微通道与传统微加工工艺的局限，实现弯曲边缘、棘轮构型、螺旋通道等多种三维仿生架构的一体化设计与成型。技术赋予的高结构设计自由度，为无外部驱动被动流体系统的开发奠定了基础，相关器件可自主完成流体导引、输运、分离与环境响应，以精密几何设计赋能微流控技术的持续创新与产业化探索。
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