上海微系統所等在微納功能表面及制造研究領域取得突破

　　表面潤濕特性是表面界面科學中的的重要研究內容之一。研究和制備不同性質的浸潤性表面，可加深對表面/界面物理的理解，增強各種材料表面的功能性能以及擴展材料的應用范圍。中國科學院上海微系統與信息技術研究所無線傳感網事業部副研究員周曉峰與香港城市大學副教授王鉆開，一直以來在微納仿生功能表面研究及制造領域保持著緊密的合作關系。日前，上海微系統所無線事業部與香港城市大學、中國石油大學(華東)、英國諾森比亞大學和美國利哈伊大學合作，在微納米仿生表面液體驅動領域取得突破性進展。該研究成果10月27日發表在Science Advances (Vol. 3, no. 10, eaao3530)上。

　　該研究提出并設計加工了一種無動力液體定向調控的功能表面結構，創造性地通過“疏與堵”有效結合的方式來管理液體的輸運方向，引入了拓撲流體二極管的概念，形成類似二極管單向導通效應：使用“Corner effect”疏導液體沿設計方向流動，同時結合“Reentrant effect”控制住液體的反方向運動，兩者之間完美結合而互不干擾，實現了長距離的液體自驅動傳輸。該研究揭示了這種微納功能表面結構的無動力液體定向調控的內在機理，實現了液體無動力、長距離、定向的輸運功能。

　　這種流體二極管突破了以往浸潤梯度驅動的傳輸長度限制和不對稱結構驅動的鋪展速度限制，極大地提高了液體定向傳輸的效率，并具有廣泛的普遍性和穩定性，可以傳輸性質各異的液體（低表面能液體和高粘性液體），可以沿著不同路徑傳輸液體，可以克服重力傳輸液體，甚至可以克服溫度梯度傳輸。該流體二極管如此優越的性能使得其在水收集、液體傳輸、微流體、生物醫藥、電子冷卻等領域有著巨大的應用前景。該研究為微納功能表面/界面的設計與制造開辟了新的理論方向和技術基礎。

　　周曉峰與香港城市大學博士研究生李加乾為論文共同第一作者，王鉆開和美國利哈伊大學教授Manoj K. Chaudhury為論文的通訊作者。

拓撲流體二極管的設計和表征：單個液滴在流體二極管上的單向傳輸、流體二極管與已報道液體自驅動表面的性能對比