在激光图案刺激响应梯度表面上进行多模式滴滴操纵:使反重力登成为可能
Kongbo Wang1, Qibo Wang1, Yongling Wu1
1Centre for Advanced Laser Manufacturing (CALM), School of Mechanical Engineering, Shandong University of Technology, Zibo 255000, P. R. China.
ACS applied materials & interfaces
|October 12, 2025
概括
研究人员创建了生物超水表面,用于先进的滴滴操纵. 这些表面使用激光剥离和刺激反应来控制,抗重力液体运输,以大自然为灵感.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 表面工程是什么?表面工程是什么?
- 微流体学 微流体学
背景情况:
- 超水表面模仿自然结构,比如莲花叶,用于排水.
- 对微流体应用来说,控制水滴在表面上的运动至关重要.
- 现有的方法往往缺乏多模式控制或适应复杂表面的适应性.
研究的目的:
- 开发激光消光的多色渐变生物超表面 (MGB) 用于先进的滴滴操纵.
- 将被动结构梯度与主动刺激反应相结合.
- 为了实现多式调节液滴运输的控制,包括自主和挑战重力的运动.
主要方法:
- 在Fe3O4@PDMS膜上使用激光切除制造MGB.
- 通过形阶段结构实现超水性 (接触角度≈156°).
- 表面湿度通过油输注转换为超滑状态,用于液体-液体滑动 (滑动角度<3°).
- 使用被动的拉普拉斯压力梯度和主动的磁性/近红外 (NIR) 响应进行控制.
主要成果:
- 使用可湿度梯度,证明了自主滴滴运输,最高速度为87.75mm/s.
- 磁性驱动减少了接触角度歇斯底里 (Δθ = 10°),使长途运输成为可能.
- 由NIR触发的马兰戈尼流实现了反重力滴滴在43度的斜率上以0.24毫米/秒的速度爬.
- 该平台表现出适应曲线和不规则表面的适应性.
结论:
- 开发的MGB平台提供了协同的生物灵感设计与磁/光热刺激,用于微流体控制.
- 这种方法克服了传统单模滴滴操纵的局限性.
- 这项技术可以在各种表面上进行自行驱动的,抗重力的微流体操作.
