港大新研究💡开创智能液体操控新认知

🔍研究 团队通过曲率棘轮表面作为示例，揭示了精细液固界面能调控下的复杂定向液体动力学。团队使用3D打印系统制备了结构化表面。曲率和倾斜的双重特征调节了拉普拉斯压力的不对称性，从而实现了定向、双向和反向的灵活液体操控（图3）。这些过程可以通过控制固体表面的自由能和液体的表面张力进行调节，其比率被定义为一个新的无量纲数ζ，用以表征液固界面能关系。研究发现，当ζ ∼ 1时，液体控制达到平衡，这种状态能够促进多种液体行为。通过匹配界面结构设计和适当的液固界面能关系（即ζ值），能有效推动智能液体操控概念的实现。 🌟亮点 研究人员捕捉到了由于液固界面能系统的细微变化而引起的相同表面设计下不同的液体动力学。这一发现有望解决长期以来对固定表面上单调液体行为的批评，增强其作为解决未来实际应用挑战的可行性。研究确定的平衡控制区间（ζ ∼ 1）适用于在三维表面形貌上的液体操控（如本研究所讨论的曲率棘轮表面）。而在引导具有多级结构的超亲水表面上的二维液体操控时，ζ ≫ 1可能也是合适的控制区间；在异质超疏水结构表面上，ζ ≪ 1区间将有助于操控液滴的弹跳行为，以确保极低的表面自由能不会阻碍预期的液滴弹跳。 这一新准则也启发了一种基于液体的信息加密技术，其中液体仅在指定的ζ值区间内，才能在预编程的结构表面上显示正确的信息，从而进一步拓宽了相关应用领域的边界。 微纳3D打印 3D打印 科研 考研 液体动力学 力学 结构化 科研狗 香港大学 参考文献