引言
流体分配技术广泛应用于微电子封装、微系统组装和微透镜阵列制造等前沿领域；其核心在于将所需流体沉积在指定位置（Heidarpour et al., 2018, Chen et al., 2025, Chen et al., 2013, Dodds et al., 2011, Zhu et al., 2019, Li et al., 2025）。随着器件尺寸不断缩小，流体分配过程中涉及的特征体积已逐渐逼近皮升量级。在此量级下，重力效应相对微弱，流体行为可视为涉及表面张力、粘性耗散和接触线运动综合作用的界面动力学问题（Song et al., 2024, Peng et al., 2024, Liu et al., 2022, Cheng et al., 2025）。因此，皮升级流体分配的关键不仅在于将流体沉积在指定位置，还在于确保分配流体体积的准确性和一致性。这对于微尺度封装尤为关键。液滴过大可能会污染相邻器件，而液滴过小则可能导致粘接不足或界面失效（Bing et al., 2024, Sychev et al., 2023, Zheng et al., 2020）。因此，开发能够稳定进行皮升级流体分配的方法已成为微纳制造领域亟需解决的核心问题。
现有的微流体分配方法在很大程度上依赖于电场、加热或气压等外部能量输入（He et al., 2022, Chan et al., 2021, Xiaoyu et al., 2023, Zhang et al., 2025, Joseph Antoine Ferdinand Plateau, 1857, Zhu et al., 2018）。在皮升量级下，这些方法常面临射流不稳定、卫星液滴形成和喷嘴堵塞等问题（Wagner et al., 2005, Rayleigh, 1878, Bazilevskii and Rozhkov, 2015）。特别是对于高黏度或高表面张力流体，外部驱动力产生的局部扰动很容易破坏液滴形成过程中的动态平衡，从而限制了工艺参数的可控范围。相比之下，基于液桥的接触式流体分配方法不依赖复杂的外部驱动力，分配过程主要由界面毛细效应和几何边界驱动，因此在处理高黏度或高表面张力流体时具有更强的适应性和稳定性（Latikka et al., 2020, Zhao et al., 2026）。然而，此类方法的可控性取决于拉伸液桥的动态行为，而在皮升量级下这一行为仍缺乏定量描述。
从流体力学角度看，接触式流体分配过程包括流体黏附、液桥形成、挤压、拉伸和断裂等阶段。液桥断裂的形态直接决定了最终沉积在基底表面的液滴体积（Agarwal et al., 2019, Zhao et al., 2020）。现有研究从静态平衡、动态润湿和接触角滞后等角度对液桥拉伸与断裂进行了广泛探讨（Akbari and Hill, 2016, Qian et al., 2009, Zheng et al., 2025, Li and Sprittles, 2016）。结果表明，液桥的稳定性与形态取决于粘性力、惯性力和表面张力之间的竞争，可通过毛细数、雷诺数和韦伯数等无量纲数进行描述（Zhao et al., 2020, Akbari and Hill, 2016）。在微流体分配中，惯性效应可忽略不计，粘性力和表面张力主导流体行为。此时，接触线的动态演化、局部几何约束和界面润湿特性发挥着更为关键的作用（Joseph Antoine Ferdinand Plateau, 1857, Zhu et al., 2018）。现有文献表明，接触角、表面润湿性和表面分离度均会影响液桥形态和转移比例（Liu et al., 2023）。然而，大多数研究集中在微升—纳升级别。对于皮升级流体分配，物理参数、液桥演化与分配结果之间的定量关系仍知之甚少。特别是毛细数与转移比例之间的函数关系、转移针半径对初始液滴体积的影响以及表面分离度影响分配结果的机制，都需要进一步研究。
针对上述问题，本文提出了一种使用微尺度转移针进行流体黏附与分配的方法。该方法无需电场、加热或气压等外部能量源，而是利用转移针的相对运动诱导液桥的形成与断裂，从而实现皮升级流体分配。本文通过VOF数值模拟和实验研究，分析了毛细数、转移针半径和表面分离度对初始液滴体积、液滴体积和转移比例的影响，并建立了相应的经验公式。本研究旨在从界面动力学角度阐明皮升级流体分配的主导机制，为合理配置工艺参数提供理论依据。
