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4月20日，第四屆微納尺度流動研討會在杭州成功舉辦，會議深入探討了微流動技術發展、復雜流動現象機理、生物流體力學等諸多前沿課題。
千眼狼科學儀器攜自主研發的高速攝像機、sCMOS科學相機、粒子圖像測速（PIV）系統參會，并向與會專家、學者展示了微納尺度流動研究領域中的典型應用。
應用方向1—微流控
微流控技術涉及到液滴生成、操控以及細胞在微通道內復雜流動現象。
高速攝像機，時間顯微鏡，憑借高時間分辨率，清晰捕捉液滴在微流控芯片通道中的高速分裂、合并以及與通道壁面相互作用的瞬態過程。
微流控芯片的微通道中，流體流動呈現出復雜的層流、渦流現象，傳統點式測量方法難以獲取詳細速度場信息。Micro-PIV流場測量系統通過在微流體中摻入示蹤粒子，利用激光片光源照射，采用高速攝像機記錄示蹤粒子的運動，再結合互相關PIV算法分析，高精度獲取微通道內流體的速度矢量場。
應用方向2—液滴動力學
液滴動力學是微納尺度流動研究中的熱點之一，液滴撞擊壁面、液滴的反彈和融合、衛星液滴的生成等行為通常在極短的時間內完成。高速攝像機憑借百納秒級曝光時間與數萬幀/秒的超高幀率，將瞬態過程分解為時空序列圖像，科研人員基于序列圖像，測量濺射液滴的尺寸分布、反彈速度、撞擊壁面時的接觸角等動力學指標。
液滴在形成、分裂、撞擊過程中，內部流場亦會產生細微且快速變化的流動結構，micro-PIV系統可突破傳統測量手段難以捕捉微小流場變化的局限，清晰呈現出液滴內部微小漩渦的形成、發展和演化，并表征液滴內部不同區域之間的速度梯度變化，為液滴內部流動機理研究提供數據支撐。
應用方向3—生物流體力學
生物流體力學關注生物體內的流體現象，如細胞在生物流體環境中的運動等。細胞運動研究中，通過熒光標記細胞表面的特定分子或細胞內的骨架蛋白，利用sCMOS科學相機可以實時監測這些分子在細胞運動過程中的動態分布和變化，揭示細胞運動的分子機制以及細胞與外界信號之間的響應關系，為深入研究細胞信號轉導和分子機制提供有力工具。
應用方向4—界面流動
界面流動關注氣液、液固之間的界面現象，如液體在微納結構表面上的鋪展、破裂、潰滅等現象。利用時間的顯微鏡高速攝像機可捕捉界面的動態變化過程。
應用方向5—微射流
微納尺度下射流，容易受表面張力、粘彈性效應、溫度梯度等因素影響，形態會發生變化，如起始段、發展段會出現變形、拉伸、彎曲、斷裂等現象。
基于高速攝像機的高速攝影技術，可視化完整記錄射流從微米級噴嘴噴出初期的直線段逐漸過渡到彎曲和波紋狀形態，為射流的形態演變提供圖像數據。
粒子圖像測速PIV流場測量系統，通過在微納尺度射流流體中添加示蹤粒子，利用激光片光源照亮測量區域，并通過高速攝像機采集粒子圖像，經PIV算法分析得到射流的速度場分布，可進一步通過圖像處理，計算得到渦量場，揭示渦結構的演化規律及其對射流破碎機制的影響。
結語
從瞬態現象觀測，到測量數據揭示流體機理，高速攝像機、sCMOS科學相機、PIV系統的科學儀器組合，正在微納尺度流動研究中發揮著重要作用。隨著高速攝像機時間分辨率持續進化，科學相機靈敏度進一步提高，PIV系統全場解析能力不斷增強，科研工作者們將在微流控、液滴動力學、界面科學、生物流體力學等細分領域研究中，不斷拓展微納流體在時空尺度下的認知邊界。
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