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　　微生物诱导碳酸钙沉淀（MICP）可将颗粒介质转化为具有黏聚性、可承载的材质，然而将几何结构、传质与矿物生长联系起来的孔隙尺度设计规则仍难以确定。研究人员提出一种树脂模具成型的微流控孔隙网络平台，模拟与活性建筑材相关的粗骨料构型，并可受控改变孔隙几何。器件加载产

　　微生物诱导碳酸钙沉淀（MICP）可将颗粒介质转化为具有黏聚性、可承载的材质，然而将几何结构、传质与矿物生长联系起来的孔隙尺度设计规则仍难以确定。研究人员提出一种树脂模具成型的微流控孔隙网络平台，模拟与活性建筑材相关的粗骨料构型，并可受控改变孔隙几何。器件加载产脲芽孢杆菌（Sporosarcina pasteurii）后，采用明场与透射光偏振显微镜配对成像以解析结构并定量双折射CaCO3。受自动图像分割约束的分析被限定于孔隙空间内，从而开云能够跨数百视场高通量提取沉淀覆盖率、颗粒密度及特征尺寸。在测试范围内，沉淀结果取决于通道高度与孔隙度，而在孔隙度与高度固定时，柱直径对覆盖率无 measurable 影响。较低孔隙度倾向于提高颗粒密度但限制特征生长，而较高孔隙度与较高通道则利于更大、合并的沉积及空间更连续的膜。这些模式与传质塑造何种机制发生的判断一致：通道高度与孔隙度共同似乎设定了扩散补给与副产物稀释，使矿化在成核主导（多数小沉积）与合并主导（较少、较大特征）机制间转移。

　　微生物诱导碳酸钙沉淀（MICP，Microbially induced calcium carbonate precipitation）利用产脲酶细菌作为生物黏合剂，原位催化形成CaCO

　　将颗粒或多孔基底固结为整体，降低孔隙度并提升力学完整性，在土壤加固、裂缝封堵、污染物固定及替代水泥基黏结剂构建自愈合活性建筑材（LBMs，living building materials）方面具潜力。即便CaCO

　　质量固定，矿物排布也决定强度：桥接颗粒接触的大尺寸合并晶体比等量分散小沉积结合效果好数倍。宏观上混凝土等骨料材的力学与水力性质由孔隙网络（粒径、形状、堆积）决定；MICP系统中几何同样通过定义传质路径调节沉淀位置与方式。然而孔隙尺度将微结构—传质—矿物排布联系起来的规则仍不完全清楚。传统XRD、FTIR、SEM只能获终态矿物学，无法捕捉时空动态；微流控可实时成像几何依赖的沉淀模式，但既有研究多在平面近玻片界面读取，未系统解构三维孔网中通道高度、孔隙度、柱径三参数的独立作用。研究人员假设：静态MICP中通道高度与孔隙度通过反应物供给与扩散传质控制局部过饱和度，低孔隙度与小高度强化消耗梯度促分散成核，高孔隙度与大高度维持过饱和促合并生长，据此用树脂模塑PDMS微流控孔网平台隔离几何效应。该文发表于《Lab on a Chip》。

　　研究人员以树脂3D打印（20 μm层厚）制作含微柱阵列的模具，翻铸PDMS（10:1）等离子键合玻片制成双高度（0.05 mm与0.50 mm）四通道芯片，每通道分φ=0.35与φ=0.45两孔隙块，块内按柱径0.5–1.0 mm（0.1 mm步长）分区，单共享培养产脲芽孢杆菌（Sporosarcina pasteurii ATCC 11859）接种（OD

　　与尿素的水泥液，两端封闭静置16 h。成像用Leica DMi8明场（C1）与透射偏振（C2）同视场采集。分析核心为：38张手注明场图训练U-Net（segmentation_models.pytorch，交叉熵+Dice损失）出柱掩膜，迁移至C2限制非柱孔隙区；C2双折射CaCO

　　）滤噪；以区域均值（每区3视场）为统计单元做单因素/双因素ANOVA与Welch检验，避伪重复。另制单通道变高度（0.10/0.25/0.50 mm及斜坡）器件隔离芯片间差异。

　　3.1 分割性能：U-Net在独立测试集（n=10）Dice=0.964±0.018、IoU=0.930±0.033，精度0.976、召回0.952，固定阈值0.50泛化稳定。

　　3.2 几何对总沉淀影响：柱径0.5–1.0 mm覆盖率无差异（ANOVA p=0.76）；高通道（0.5 mm）比矮通道（0.05 mm）覆盖率高（31.9% vs 19.9%，p0.001）；高孔隙度（φ0.45）优于低（29.4% vs 22.4%，p=0.011）；高与孔隙度主效显著无交互（p=0.68）。柱径不变覆盖率，高度与孔隙度是强控因。

　　3.3 密度与尺寸：柱径仍无影响。低孔隙度颗粒密度高（1053 vs 696 /mm

　　，p0.001），高度亦主效（矮729 vs 高1021，p0.001）且高×孔隙度交互显著（p0.001），最高密度在矮高?错——在tall/φ0.35（1298 /mm

　　，p0.001），高通道更大（346 vs 268，p=0.015），交互显著（p=0.003），最大在tall/φ0.45（482 μm

　　）。代表视场示矮/低φ多小而散（~14.5%覆盖），高/高φ少而大合并桥喉（~30%）。

　　3.4 高度孤立效应：单通道阶梯高度覆盖14%→25%（0.10→0.50 mm），颗粒数翻倍，均面积~250 μm

　　不变（p≥0.087）。斜坡段39.4%颗粒在中线，沉淀偏聚图像底部即最高处（h=0.50 mm）；打印台阶局部成带但不改总体向高区聚集。

　　通道高度与孔隙度是静态生物胶结强控因，扩散传质决定成核或合并机制：小孤立体积生长自限消耗离子降过饱和；增高度与孔隙度扩本地储库与扩散补给，缓副产物积累。柱径无效因PDMS侧壁较玻/硅基不利异相成核，表面化学而非周长主导；若改PDMS氧化/电荷/矿物 priming 可激活柱径变量。静态无外加流、闭端扩散主导，残热/蒸发流忽略。几何解耦：孔隙度+高度定单位足迹反应物/催化剂库，柱径仅重分固体体积，故骨料粒径可留给力学/堆积优化。3D打印模+U-Net分割使数百视场无手动调阈量化可行。

　　孔隙几何是静态扩散影响条件下编程MICP的强控因。通道高度与孔隙度主导沉淀图式，柱径在测试范围内居次，使骨料粒径可自由选用于力学性能。较低孔隙度利好众多小沉积，较高孔隙度与较高通道促特征生长与合并，与几何依赖的扩散补给及副产物稀释维持局部矿化一致。树脂打印模无需洁净间光刻即可CAD驱动快速制3D微流控孔网，明场+偏振配对与自动分割将成像转为可扩展沉淀度量。这些结果开始提供动机性孔隙尺度设计规则：孔隙度强控颗粒数，孔隙度+高度定特征尺寸，设计者可用低孔隙度浅通道偏置分散成核，或用高孔隙度高通道偏置合并跨孔生长。此为受控扫描的经验关系而非全预测模型；跨条件机理预测由扩展本工作的agent-based建模达成。前瞻将拉曼校验相图与该平台整合以链通孔隙传质与CaCO