液體動(dòng)態(tài)行為操縱在防結(jié)冰、液體輸運(yùn)、微流控等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。利用異質(zhì)浸潤(rùn)性表面可以精確調(diào)控液體表界面作用力，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜動(dòng)態(tài)行為的控制。

近年來(lái)，中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所綠色印刷院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室宋延林課題組探討了異質(zhì)浸潤(rùn)性表面對(duì)液滴動(dòng)態(tài)行為的調(diào)控規(guī)律，實(shí)現(xiàn)了液體復(fù)雜行為的精確操縱。

近期，該課題組在通過(guò)圖案化浸潤(rùn)性調(diào)控液滴振動(dòng)行為方面取得進(jìn)展。振動(dòng)轉(zhuǎn)換廣泛應(yīng)用于能量收集、信號(hào)傳輸和微機(jī)電系統(tǒng)等領(lǐng)域。實(shí)現(xiàn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)或能量的非對(duì)稱(chēng)轉(zhuǎn)換，通常使用超材料機(jī)器人或不對(duì)稱(chēng)微納結(jié)構(gòu)，需要持續(xù)的能量輸入，制備復(fù)雜，且輸出模式有限。科研人員探索了利用浸潤(rùn)性圖案化基底調(diào)控液滴振動(dòng)行為的方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)特定振動(dòng)的對(duì)稱(chēng)/非對(duì)稱(chēng)轉(zhuǎn)換和多模式響應(yīng)。當(dāng)基底水平振動(dòng)時(shí)，液滴的振動(dòng)行為受到浸潤(rùn)性圖案對(duì)稱(chēng)性的調(diào)控，表現(xiàn)出對(duì)稱(chēng)或非對(duì)稱(chēng)的振動(dòng)轉(zhuǎn)換。利用圖案陣列調(diào)控液滴陣列行為，形成基于液滴的機(jī)械轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，可以在輸入振動(dòng)固定的情況下實(shí)現(xiàn)目標(biāo)基板的三維多模式驅(qū)動(dòng)，包括沿x軸、y軸、z軸的平動(dòng)和繞x軸、y軸、z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。以此為基礎(chǔ)，該工作展示了液滴機(jī)械轉(zhuǎn)換器在抗震設(shè)計(jì)、物體定向輸運(yùn)和激光調(diào)制中的應(yīng)用。

相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然-通訊》（Nature Communications）上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、科學(xué)技術(shù)部、中國(guó)科學(xué)院的支持。

論文鏈接

液滴表現(xiàn)出不同于剛體和水凝膠的振動(dòng)行為，能夠在浸潤(rùn)性圖案的調(diào)控下將對(duì)稱(chēng)的振動(dòng)輸入轉(zhuǎn)化為不對(duì)稱(chēng)的振動(dòng)輸出