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4月20日，第四届微纳尺度流动研讨会在杭州成功举办，会议深入探讨了微流动技术发展、复杂流动现象机理、生物流体力学等诸多前沿课题。
千眼狼科学仪器携自主研发的高速摄像机、sCMOS科学相机、粒子图像测速（PIV）系统参会，并向与会专家、学者展示了微纳尺度流动研究领域中的典型应用。
应用方向1—微流控
微流控技术涉及到液滴生成、操控以及细胞在微通道内复杂流动现象。
高速摄像机，时间显微镜，凭借高时间分辨率，清晰捕捉液滴在微流控芯片通道中的高速分裂、合并以及与通道壁面相互作用的瞬态过程。
微流控芯片的微通道中，流体流动呈现出复杂的层流、涡流现象，传统点式测量方法难以获取详细速度场信息。Micro-PIV流场测量系统通过在微流体中掺入示踪粒子，利用激光片光源照射，采用高速摄像机记录示踪粒子的运动，再结合互相关PIV算法分析，高精度获取微通道内流体的速度矢量场。
应用方向2—液滴动力学
液滴动力学是微纳尺度流动研究中的热点之一，液滴撞击壁面、液滴的反弹和融合、卫星液滴的生成等行为通常在极短的时间内完成。高速摄像机凭借百纳秒级曝光时间与数万帧/秒的超高帧率，将瞬态过程分解为时空序列图像，科研人员基于序列图像，测量溅射液滴的尺寸分布、反弹速度、撞击壁面时的接触角等动力学指标。
液滴在形成、分裂、撞击过程中，内部流场亦会产生细微且快速变化的流动结构，micro-PIV系统可突破传统测量手段难以捕捉微小流场变化的局限，清晰呈现出液滴内部微小漩涡的形成、发展和演化，并表征液滴内部不同区域之间的速度梯度变化，为液滴内部流动机理研究提供数据支撑。
应用方向3—生物流体力学
生物流体力学关注生物体内的流体现象，如细胞在生物流体环境中的运动等。细胞运动研究中，通过荧光标记细胞表面的特定分子或细胞内的骨架蛋白，利用sCMOS科学相机可以实时监测这些分子在细胞运动过程中的动态分布和变化，揭示细胞运动的分子机制以及细胞与外界信号之间的响应关系，为深入研究细胞信号转导和分子机制提供有力工具。
应用方向4—界面流动
界面流动关注气液、液固之间的界面现象，如液体在微纳结构表面上的铺展、破裂、溃灭等现象。利用时间的显微镜高速摄像机可捕捉界面的动态变化过程。
应用方向5—微射流
微纳尺度下射流，容易受表面张力、粘弹性效应、温度梯度等因素影响，形态会发生变化，如起始段、发展段会出现变形、拉伸、弯曲、断裂等现象。
基于高速摄像机的高速摄影技术，可视化完整记录射流从微米级喷嘴喷出初期的直线段逐渐过渡到弯曲和波纹状形态，为射流的形态演变提供图像数据。
粒子图像测速PIV流场测量系统，通过在微纳尺度射流流体中添加示踪粒子，利用激光片光源照亮测量区域，并通过高速摄像机采集粒子图像，经PIV算法分析得到射流的速度场分布，可进一步通过图像处理，计算得到涡量场，揭示涡结构的演化规律及其对射流破碎机制的影响。
结语
从瞬态现象观测，到测量数据揭示流体机理，高速摄像机、sCMOS科学相机、PIV系统的科学仪器组合，正在微纳尺度流动研究中发挥着重要作用。随着高速摄像机时间分辨率持续进化，科学相机灵敏度进一步提高，PIV系统全场解析能力不断增强，科研工作者们将在微流控、液滴动力学、界面科学、生物流体力学等细分领域研究中，不断拓展微纳流体在时空尺度下的认知边界。
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