科技日?qǐng)?bào)記者 朱虹 通訊員 劉培香

近日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院帥永教授、王兆龍教授團(tuán)隊(duì)在微納流體器件領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，創(chuàng)新研發(fā)出基于仿生螺旋微流控泵的三相動(dòng)態(tài)分離系統(tǒng)。相關(guān)成果以《仿生微流體泵用于選擇性油水分離》為題發(fā)表于《先進(jìn)科學(xué)》。該研究突破傳統(tǒng)分離技術(shù)對(duì)固定相序的依賴，開創(chuàng)了多相流體智能分選新范式。

研究團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)基于黃瓜卷須螺旋結(jié)構(gòu)的仿生彈簧微通道（SMC），通過(guò)高精度投影微立體光刻3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)微流控泵的仿生設(shè)計(jì)、極端制造與性能動(dòng)態(tài)調(diào)控。該仿生功能系統(tǒng)創(chuàng)新性地融合表面潤(rùn)濕性與分子極性協(xié)同機(jī)制，突破傳統(tǒng)分離器件依賴靜態(tài)多孔材料的局限，成功實(shí)現(xiàn)油—水—四氯化碳等多相體系的界面極精準(zhǔn)自主捕捉與物相高效連續(xù)分離，分離通量高達(dá)292.5Lm?2h?1，效率穩(wěn)定超過(guò)99%，攻克了傳統(tǒng)技術(shù)界面識(shí)別困難、易堵塞等瓶頸問(wèn)題。

研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)多尺度力學(xué)建模揭示SMC的核心優(yōu)勢(shì)：該系統(tǒng)核心突破在于微通道的智能力學(xué)響應(yīng)特性，通過(guò)螺旋結(jié)構(gòu)的彈性形變動(dòng)態(tài)調(diào)控毛細(xì)力平衡，實(shí)現(xiàn)水相0.09m/s的超高速定向輸運(yùn)，并創(chuàng)新開發(fā)預(yù)載液序控技術(shù)精準(zhǔn)操縱多相分離序列。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，濕態(tài)下直徑>700μm的SMC延展性提升30%，<500μm的微通道界面穩(wěn)定性增強(qiáng)200%，成功實(shí)現(xiàn)多相界面自適應(yīng)捕獲。該設(shè)計(jì)打破傳統(tǒng)微流控器件固定流道限制，結(jié)合開放式結(jié)構(gòu)有效解決孔隙堵塞難題。

團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新集成太陽(yáng)能熱調(diào)控模塊，利用光熱效應(yīng)將高黏度原油分離速率提升至22.5Lm?2h?1。該技術(shù)已成功應(yīng)用于時(shí)空可控微反應(yīng)平臺(tái)構(gòu)建，通過(guò)選擇性移除隔離液相觸發(fā)化學(xué)反應(yīng)，在工業(yè)廢水深度處理、原油泄漏應(yīng)急回收、生物檢測(cè)芯片開發(fā)等領(lǐng)域具有十分廣泛的應(yīng)用價(jià)值，為工業(yè)廢水處理與生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)提供了全新范式。

（受訪單位供圖）