香港城市大学朱平安《自然·通讯》：新型智能微纤维导轨实现液滴自发定向运输

主要观点总结

香港城市大学朱平安助理教授和中国科学技术大学司廷教授合作提出了形状演化微纤维导轨（SEMR）系统，在初始无梯度的表面上实现了液滴的自发、定向运输。受多米诺骨牌效应启发，该系统由两根平行微纤维组成，通过液滴与纤维的相互作用动态产生并持续演化几何梯度，从而驱动液滴运动。这种自适应机制在液滴运输方向、速度、距离及体积上均实现了独立调控，克服了传统静态梯度表面的固有限制，为新一代智能流体系统如微反应器、流体逻辑电路和诊断平台等提供了坚实基础。相关论文发表在Nature Communications上。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

液滴在固体表面的定向运动是微流体、化学反应、雾水收集等领域的核心技术，传统方法依赖预先设计的静态表面梯度来驱动液滴，存在固有局限。研究人员一直在探索在没有固有梯度的表面上实现液滴的定向运输，以突破这些限制。

关键观点2: 研究创新

香港城市大学朱平安助理教授和中国科学技术大学司廷教授合作提出了形状演化微纤维导轨（SEMR）系统，通过液滴与纤维的相互作用动态产生并持续演化几何梯度，实现液滴的自发、定向运输，而无需预先设计的表面梯度。

关键观点3: 技术细节

SEMR系统由两根平行微纤维组成，微纤维由吸湿性海藻酸盐-硅藻土外壳及偏心分布的微颗粒阵列组成。当液滴接触纤维时，会引发局部形变，进而动态生成几何梯度，推动液滴沿可调控的方向运动。

关键观点4: 实验证据

研究团队通过一系列实验展示了SEMR系统的有效性，包括不同液滴大小、表面张力和粘度下的运输实验，以及系统的耐久性和控制能力实验。

关键观点5: 应用前景

SEMR系统在微反应器、多相物质操控、流体电路及材料检测等方面展现出广泛的应用前景，有望推动下一代智能流体系统的发展，在分析化学、货物输送、电子学及诊断等领域开辟新的可能性。