科學家揭開豬籠草流體調控奧秘

　　近日，西安交通大學機械工程學院副教授張輝團隊在微流道液體選擇性調控領域取得新進展，相關研究成果以《選擇性微流控弓形高曲率邊緣設計》為題發表在《化學工程雜志》上。團隊提出了基于最小作用原理（最小能量法）的高曲率弓形邊緣設計方法，獲得了不同條件下的最優阻礙弓形曲線，從能量角度揭示了弓形邊緣對于液體在溝槽內的最大阻礙作用機理，并提出了不同接觸角下弓形曲線設計方法與準則。

　　自2016年豬籠草口緣流體單向引導性被發現以來，其表面獨特的弓形盲孔微結構，一直是眾多流體調控研究的熱門仿生對象。然而，為什么豬籠草口緣表面微結構呈現弓形，近十年來科學界一直沒有很好的解釋。如何恰當地設計弓形弧度，實現流體高效引導甚至是選擇性調控，對于理解毛細驅動、潤濕能量轉化及液體調控機理具有重要意義。

　　該研究揭示了2016年以來學界未能解釋的弓形結構對流體作用機理問題。基于上述理論，研究團隊設計并構建了多種功能性微流控器件，包括Y型分支通道、流體數字顯示器和油水分離器。其中，Y型分支通道能夠利用接觸角差異實現液體在支路間的選擇性分流；流體數字顯示器通過不同液體在不同通道中的路徑走向，形成不同的數字圖案顯示；油水分離器依靠弓形邊緣的潤濕差異實現無外場高效油水分離，其5分鐘分離效率可達約98%。

　　該研究為微流控系統中液體的定向輸運、多向調控及智能篩分提供了新的結構策略與設計思路。