形状记忆高分子材料（SMPs）因具备响应环境变化并产生形状变化的能力，兼具透明性和可生物降解性，广泛应用于生物医学、航空航天和软体机器人等领域。
热响应型SMPs由稳定相和可逆相组成，可在温度刺激下实现初始与临时形状的可逆转变。
根据刺激机制不同，SMPs可分为温度、电、光和磁响应型，适用于不同应用需求。
微流控技术广泛用于生化分析、材料合成和柔性电子等领域，其发展依赖于对液体的高效驱动与控制。
传统系统依赖注射泵和微型阀门，存在制造复杂、成本高等问题。
将SMPs集成到Microfluidic Chip中，不仅能使芯片同时充当承载体和执行器，还能通过外部刺激调控其形状，实现液体流动的精确控制。
相比形状记忆合金（SMA），SMPs具有更高的加工灵活性和生物适应性，是更具潜力的智能材料。
1. 用于流体操控的形状记忆微流控芯片
1) 液体驱动
形状记忆高分子材料（SMPs）在外部刺激下能够自发改变形状，集成至微流控芯片后可通过热或光等方式产生负压驱动液体流动，替代传统注射泵，从而简化装置结构并实现小尺度流体操控。
研究者通过将SMP薄膜或复合材料安装在芯片出口或入口位置，在受热、光照或温度变化时引发形变，产生负压以推动液体进入通道或实现流动方向反转。
例如，Lee 和 Hong 开发的热响应真空模块可产生约9653 Pa 的驱动力，Wang 等人利用含金纳米粒子的光热响应SMP实现无接触液体抽吸，而Robertson 等人则通过可逆变形的泡状SMP膜完成液体存储与释放。
2) 液体调控
通过利用形状记忆高分子材料（SMPs）的可逆形变特性，可实现对微流控通道的开启与关闭，从而精确调控液体流动。
研究者开发了多种SMP微阀，如Takehara等人设计的聚己内酯温度响应微阀，可在加热时从凹陷状态恢复为平坦形状以阻断液体流动。
Aksoy等人构建的SMP膜锁定式微阀阵列通过气流控制通道状态，具备长时间锁定与高循环稳定性。
Fu等人将可控形变的SMP微阀集成至纸基芯片，实现了多步免疫分析过程的程序化试剂输送。
Yang等人通过丙烯酸树脂制造出可形变微通道，利用局部变形控制流体路径，模拟逻辑运算行为。
虽然SMP微阀响应速度慢于气动微阀，但在如可穿戴微流控设备等难以集成传统精密元件的系统中具有独特优势。
3) 液体操控
传统微流控芯片采用平面通道结构，难以模拟组织发育或血管网络等复杂流体模型。
将形状记忆高分子材料（SMPs）集成于微流控系统中，可实现微通道形状的可编程控制，为构建三维结构提供新思路。
例如，Wang等人开发了通过将PDMS通道层密封在SMP膜上的三维形状可编程芯片，无需机械辅助即可维持三维通道结构，并可通过引入磁性颗粒实现磁控快速重构。
针对开放式微流控芯片液体控制能力有限的问题，Xu团队构建了一种基于EVA的形状记忆开放通道芯片，通道内的光热磁响应微柱可在近红外光照和磁场作用下调节形状，通过调控润湿性和微柱变形实现流速和流向控制，甚至通过“微桥”结构精准控制液体的启停。
2. 用于液滴操控的 SMP 功能表面
1) 可切换润湿性
形状记忆高分子材料（SMPs）通过在功能化表面引入可变形的微/纳米结构，实现了对液滴的驱动、融合与分离等精准操控，广泛应用于生化分析与细胞培养等领域。
与宏观通道形变不同，SMPs表面结构在外部刺激下发生微观变化，从而调节润湿性。
例如，Yang等人构建的高纵横比微柱阵列可通过加热使液滴由Cassie态转变为Wenzel态；
Zhang等人通过图案化设计实现区域黏附性或各向异性润湿调控；Shao等人利用光热响应性SMPs调控液滴滑动路径。
但仅依赖微结构变形对润湿性的调控效果有限，Cheng等人提出结合ZnO调节表面化学特性与结构形貌，显著提升润湿状态的可控性。
像受壁虎启发的水响应黏附调节、用于除冰的电响应表面，以及可集成至可穿戴设备中的SMP表面，展示了其在智能液滴操控与柔性电子中的广阔应用前景。
2) 液滴操控
通过外部刺激动态调控功能表面的微结构，研究人员实现了对液滴的持续操控。
Park 等人利用ITO加热器改变SMP表面结构控制液滴运动，但响应慢且易蒸发。
为提升性能，Xu 团队开发了NIR响应的SMP微柱阵列芯片，利用光热诱导的形变及Marangoni力驱动液滴，并通过十六烷介质防止蒸发，显著缩短响应时间。
随后，他们进一步设计出具磁响应与光热响应的可重构微柱阵列，实现无需人工干预的液滴操控，并通过水包油环境解决开放系统的蒸发问题。
Cheng 等人构建了形状记忆管道，通过形变引起的Laplace压差及磁调控结构，实现对液滴运动速度与方向的精准控制。
研究表明，SMP微流控芯片响应时间通常为5–30秒，最快可达100毫秒；通过提高温度、优化热导率或采用NIR、电触发等手段，可实现更高效的液滴操控。
ZH_CN 
EN