液态金属在微流体领域有着独特而重要的作用，近年来引起持续广泛的关注。以下介绍几类典型的微流体效应及其应用技术。
液态金属强化的微流控芯片散热 利用灌注有高热导率液态金属的微流道，可实现微流控芯片的散热（图8.27），非常适合于低热导率微流控芯片内微小区域的强化传热［20］。在芯片表面自然对流作用下，片内产热可自然消除。这种散热方法具有结构简单、制作方便、成本低廉、集成性好等诸多优点，更重要的是容易实现片内微小区域传热的各向异性强化。
图8.27液态金属微流控芯片散热示意［20］
基于液态金属微热控制平台的PCR机制 PCR（Polymerase Chain Reaction）即聚合酶链式反应，其最大特点是能将微量的DNA大幅增加。连续流PCR一般需要三个不同的温区，分别为95℃的高温变性区、55℃的低温退火区和72℃的中温延伸区。体外PCR扩增对温度有很高的要求：在90℃变性区，温度过高，会导致DNA聚合酶变性；温度过低，DNA双链无法打开。对于55℃退火区和72℃延伸区，温度过高或过低，DNA均无法正常合成。所以对于体外PCR扩增，温度误差需控制在±1℃以内。基于液态金属的微热控制平台由液态金属电阻微加热器、液态金属电阻温度微传感器和PID温控仪组成，可以实现体外PCR扩增温度的精确控制［20］。图8.28为基于液态金属微热控平台的PCR芯片示意。
图8.28 基于液态金属微热控平台的PCR芯片示意［20］
a.液态金属微加热器层；b.液态金属电阻温度微传感器和PCR流道层；c.PDMS薄膜层；d.PCR整体芯片。(www.xing528.com)
基于液态金属微热控制平台的细胞培养机制 细胞培养对温度有严格要求。维持培养细胞旺盛生长，必须有恒定且适宜的温度。不同种类的细胞对培养温度要求也不同。人体细胞培养的标准温度为36.5±0.5℃，偏离这一温度范围，细胞的正常代谢会受到影响，甚至死亡。传统的细胞培养不能精确重现体内细胞以模拟生物体内的状况，而微流控芯片上能对流体从时间和空间上进行精确的控制［21］。上面已经提到，基于液态金属的微热控制平台可以应用到PCR扩增。同样液态金属微热控制平台可以为片上细胞培养提供恒定、适宜的温度。
基于液态金属微热控制平台的温度梯度聚焦分离效应 温度梯度聚焦技术是一种基于温度梯度的微分离技术，该技术能够在具有适宜温度梯度的微流道或毛细管内实现带电分析物的分离操作。由于具有高效分离效率，温度梯度聚焦技术目前已广泛应用于荧光染料、DNA、蛋白质、氨基酸、微颗粒等生化分析物的聚焦分离。在温度梯度聚焦微流控分析技术中，线性分布的温度梯度是一种简单、高效且操控方便的温度梯度形式（图8.29）。液态金属微通道作为电阻微加热器，可按要求在聚焦微流道内产生预期的温度梯度［20］。
图8.29 基于液态金属微热控平台的温度梯度聚焦芯片示意［20］
基于液态金属微热控制平台的微混合效应 鉴于液态金属微注射成型微流控功能元器件在技术方面的诸多优势，可将液态金属电阻微加热器、液态金属热电阻温度传感器和液态金属微电极电渗流微泵集成在同一个微流控芯片中（图8.30），构建基于液态金属的集成型热学微流控系统［20］。在液态金属电阻微加热器及液态金属热电阻温度传感器的温度操控作用下，液态金属热学微系统可为微流控分析系统提供特定温度的目标微流体。目标微流体在液态金属微电极电渗流微泵的驱动控制作用下，能够实现温度快速改变。
图8.30 基于液态金属微热控平台的微混合芯片［20］
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