定向微液操控在化学微反应、生物医疗检测等应用领域中至关重要。现有的运输策略主要依靠结构、润湿性以及电荷密度等几种梯度类型来实现。然而，这些策略存在一些问题，如速度较慢、体积范围受限、耐久性不足和环境适应性差等。此外，实现全微液主动转向运输仍然面临挑战。为了克服这些挑战，我院吴思竹教授团队研发了一种光滑的跨尺度结构，利用双向（垂直和水平）振动来实现全微液的主动定向转向操控，相关成果发表在国际知名期刊Applied Physics Letters上[Applied Physics Letters, 2023, 122(17)]。

该团队利用飞秒激光倾斜烧蚀（FLOA）结合润滑剂注入技术，设计并制备了一种跨尺度结构，其中包括宏观毫米尺度圆弧阵列和微/纳米尺度倾斜棘轮阵列。利用双向（垂直和水平）振动，该结构实现了全微液的主动定向转向操控。在垂直振动下，微液向前运输；在水平振动下，微液向后运输。主动转向的物理机制涉及到宏观毫米尺度圆弧阵列和微/纳米尺度倾斜棘轮阵列产生的两种效应之间的相对竞争。具体而言，向前输运是由于液滴前后边缘接触线长度的不对称，而向后输运是由于靠近三相接触线的液角上毛细力的各向异性分布。该研究的成果可以应用于电路开/关和基于液滴的化学微反应领域，尤其在高通量全微液定量和定向操纵方面具有重要意义。

图1. (a) 机械振动驱动液滴定向转向示意图。(b) 宏观尺度下的圆弧阵列注入润滑剂前后的光学图像。(c) 倾斜棘轮阵列的SEM图像。(d) 液滴在SCSA上的转向运输。(e) 不同种类的液滴运输位移与时间的关系。

合肥工业大学为该论文第一署名单位，吴思竹教授为论文第一作者，香港大学博士后张亦元和香港理工大学王立秋教授为通讯作者。这项研究工作得到国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费、国家重点研发计划和吉林大学仿生工程重点实验室（教育部）开放项目的支持，以及香港研究资助局的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1063/5.0146217