20世纪末，随着微/纳机电系统、微机器人、微型飞行器及生物芯片等高新技术的发展，微纳尺度流动的研究得到重视，成为一门新兴学科。微纳尺度流动的一个重要特征是分子的平均自由程与流动的特征尺度之比较大，此时必须考虑尺度缩小引起的特殊效应，如稀薄效应、不连续效应、表面效应及多尺度多相效应等。微纳尺度流动的研究不仅仅作为流体力学的一个分支，而且还包括热物理、表面物理、分子物理、电磁学、统计力学、物理化学、生物学、材料学、信息学等学术领域，并涉及物理学中的力、热、光、电、磁，物理化学中的混合、分离、吸附、渗透、扩散、溶解，生物医学中的血液、基因、药物。检测，材料学中的材料、相变、加工、表面处理，信息学中的微信息处理、传输及测量等技术应用。

微纳米流动的尺度范围从１毫米～１纳米，跨越了从宏观尺度到分子尺度的６个数量级。在这个范围内面临哪些物理问题呢？首先，宏观流体力学方程组的连续性假设的适用性要考虑；其次，宏观流体力学常用的无滑移边界条件由滑移边界条件替代的问题。微纳流动的最大特点是流体被“限制”在“狭小”空间中流动。表、界面作用（如静电力、范德瓦耳斯力等）的距离一般小于微米尺度，在宏观尺度下可以忽略，而在微纳米流动中可能起主导作用。

微纳米尺度下流体连续性假设适用性问题，根据努森数的大小，可以将流动分成4个区域，（在微纳尺度流动中常用10^-2）称连续流区，流体可假设为连续流体，可以用无滑移边界条件的纳维-斯托克斯方程描述流体的运动；称滑移流区，可以用有滑移边界条件的纳维-斯托克斯方程描述流体；称过渡流区，分子与表面的碰撞和分子之间的相互碰撞有着同等的重要性，常用介观方法来描述流体的运动，如用玻尔兹曼方程或直接模拟蒙特卡洛方法来描述流体运动；为自由分子流区，此时气体分子与物体表面的碰撞占主导地位，来流的气体速度分布函数是平衡态的麦克斯韦分布。

目前认为微米以上尺度管道中的液体流动仍符合经典流体力学理论。但纳米尺度内（＜1微米），特别是1纳米～10纳米，实验验证正在进行。从理论上分析，纳维-斯托克斯方程采用的连续性假设是基于所研究的长度和时间尺度与“分子”动力学尺度之间的分离。要求水动力学时间尺度远大于微观液体分子运动的时间尺度（～10^-12秒＝1皮秒），要求受限空间尺度远大于液体黏性长度尺度（～1纳米）。分子动力学模拟从理论上预测了连续性假设有可能适用至1纳米。目前研究表明光滑亲水表面的滑移长度小于20纳米，相对于特征尺度在毫米量级以上的宏观流动，这种滑移现象的确可以不考虑。但对微纳尺度流动，边界滑移的影响难以忽略。C.-L.-M.-H.纳维于1823年提出的滑移边界条件仅是唯象公式，其中滑移长度、滑移速度的理论描述与定量测量仍吸引人们在研究。

在微纳米尺度流动中，表界面作用对流动有重要的影响，特别对电解质溶液。以往在电化学中采用的一些特征尺度如：双电层厚度、杜坎长度等将引入水动力学流场分析。双电层厚度描述了电解质溶液在带电表面形成的电荷密度沿法向的分布，量级约为１～100纳米。双电层厚度仅描述了溶液电荷的影响，而当管道宽度微米，电驱动流动应该考虑表面电荷的影响。杜坎长度描述了壁面电荷面密度与溶液电荷密度之比，其量级约为1纳米～1微米。

在微纳流动中，描述流动的方程组除了采用N-S方程以外，离子输运N-P方程、电荷分布泊松-玻尔兹曼方程等也被引入耦合求解。当然从第一原理出发的非连续描述方法也成为理论分析的手段。总之，微纳米尺度下的流动现象，涉及从连续流动到分子运动，必将诱发一些新的理论与实验分析方法和手段。

微纳流动的驱动方式分很多种类。按原理分为压力驱动、电水力驱动、电渗驱动、热驱动、表面张力驱动、离心力驱动、磁液动力驱动和静电驱动等。

液体微纳流动属于典型的层流。当时，如果在通道侧壁或管道中存在一定的障碍物，形成不对称结构，会使流场中出现涡流和涡旋。时，平面结构的微通道中很难形成涡流，但三维不对称结构的微通道中仍然能够产生有效的涡流。而对于雷诺数极低的情况，即时，则必须在微通道的壁面设计出与流动方向呈一定夹角的不对称线槽，为流体制造各向异性的阻力，使流体产生局部旋转和伸展，才能形成混沌状态，出现涡旋。

宏观尺度下，互溶的液态流体之间很难维持明显的界面，相互接触后可以通过对流等过程很快实现混合。但在微纳尺度流动中，特别是低雷诺数的层流条件下，流体间往往只能通过界面扩散进行混合。因此，即使是互溶流体，在相互接触时中间也会存在明显的界面。但随着相互接触时间的延长，由于纵向（沿着流体流动方向）和横向（垂直于流体流动方向）的扩散，会使界面展宽，逐渐变得模糊。对于不互溶的两相微流体，界面处的扩散作用受到抑制，能够在两相之间长时间保持明晰的界面，即形成所谓的“钉扎”界面。但界面的形态会受到流体黏度、界面张力、流速、通道特征尺寸、通道内壁状态等众多因素影响，形成分层流、波浪层流、倾斜界面层流、液滴流、塞状流以及环形流等多种不同的流型。

另外对于微流控芯片组成部件之一的微纳米复合管道，具有样品富集、增强混合等功能，其管道内电解质溶液在电场驱动下产生电渗流。在微纳管道结合部，由于管道几何形状剧变，流场及电场梯度增强，导致溶液中离子富集或耗散。因此在多物理场作用下，这类管道中产生许多水动力学现象，如多场耦合流动的波传播现象等。