近日,哈尔滨工业大学教授帅永、王兆龙团队与香港理工大学教授王钻开合作,对仿生结构毫流控的最新研究进展进行了系统性总结,并深入阐述了仿生结构设计原理、液滴被动与主动操控机制,为下一代智能流体操控系统与功能器件的开发提供了重要理论指导与实践参考。相关成果发表在《化学评论》上。
仿生结构毫流体作为流体学与仿生学交叉融合的新兴领域,致力于在毫米尺度上实现对液滴运动、融合、分裂等行为的精确操控。针对如何实现高效、可控且多功能的毫米级液滴操控这一核心挑战,文章系统梳理了被动操控(依赖仿生结构)与主动操控(依赖外部刺激)两类技术路径:在被动操控方面,通过设计非对称表面润湿性、几何梯度结构与各向异性拓扑,利用拉普拉斯压力差、毛细作用与表面能梯度驱动液滴自主运动;在主动操控方面,借助光热效应、电场调制、磁场响应与声场操控等外部激励,实现对液滴位置、形态与动力学的实时、可编程调控。
文章进一步总结了仿生结构毫流控在全天候雾水收集、液体图案化、热管理、油水分离、水面致动器、氢气制备、生物医学等新兴领域的应用,展现了其在解决能源、环境、健康等重大挑战中的潜力。它不仅首次提出毫流体的概念,同时为研究者掌握先进毫米尺度液滴操控技术与设计仿生结构提供了系统参考,也为推动该领域向智能化、集成化、多功能化方向发展奠定了理论基础。
相关论文信息:https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.5c00662
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