哈尔滨工业大学在仿生微流控技术领域获突破

中国教育报-中国教育新闻网讯（记者 曹曦）近日，哈尔滨工业大学能源科学与工程学院帅永教授、王兆龙教授团队在微纳流体器件领域取得突破性进展，创新研发出基于仿生螺旋微流控泵的三相动态分离系统。相关成果以《仿生微流体泵用于选择性油水分离》为题发表于《先进科学》，哈尔滨工业大学为论文第一署名单位，该研究突破传统分离技术对固定相序的依赖，开创了多相流体智能分选新范式。

研究团队首创基于黄瓜卷须螺旋结构的仿生弹簧微通道（SMC），通过高精度投影微立体光刻3D打印技术实现微流控泵的仿生设计、极端制造与性能动态调控。该仿生功能系统创新性地融合表面润湿性与分子极性协同机制，突破传统分离器件依赖静态多孔材料的局限，成功实现油—水—四氯化碳等多相体系的界面极精准自主捕捉与物相高效连续分离，分离通量高达292.5Lm⁻²h⁻¹，效率稳定超过99%，攻克了传统技术界面识别困难、易堵塞等瓶颈问题。

研究团队通过多尺度力学建模揭示SMC的核心优势：该系统核心突破在于微通道的智能力学响应特性，通过螺旋结构的弹性形变动态调控毛细力平衡，实现水相0.09m/s的超高速定向输运，并创新开发预载液序控技术精准操纵多相分离序列。实验证实，湿态下直径>700μm的SMC延展性提升30%，<500μm的微通道界面稳定性增强200%，成功实现多相界面自适应捕获。该设计打破传统微流控器件固定流道限制，结合开放式结构有效解决孔隙堵塞难题。

团队创新集成太阳能热调控模块，利用光热效应将高粘度原油分离速率提升至22.5Lm⁻²h⁻¹。该技术已成功应用于时空可控微反应平台构建，通过选择性移除隔离液相触发化学反应，在工业废水深度处理、原油泄漏应急回收、生物检测芯片开发等领域具有十分广泛的应用价值，为工业废水处理与生物医学检测提供了全新范式。