【材料】基于磁响应实现对各种复杂流体操控的“万能”平台学术资讯

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微液滴操控技术因其广泛的应用前景而成为一个重要的研究领域。在化学分析领域，通过数百倍缩小高危、剧毒化学反应体系，可降低实验成本和风险。在生物医学领域，微液滴操控技术所需样品极少，有助于提高诊断效率。近年来，基于各种外部刺激开发出了各种微液滴操控设备。然而，这些设备往往无法同时驱动一些表面张力低、粘度高及腐蚀性强的复杂液体。例如，介电润湿平台需要高介电常数的介电层来操纵液滴；光诱导平台驱动力小，高粘度液滴不易被驱动；声波对表面张力低的液体几乎失去驱动能力；而基于热刺激的平台不能对易挥发液滴进行操控。因此，开发一种能够有效操控各种液滴的平台是具有挑战性的。

近期，电子科技大学邓旭博士研究团队与崔家喜博士团队以及陈龙泉博士团队合作，把含有磁性颗粒的高分子聚合物复合结构与微纳结构液体灌注的超滑表面相结合，构建了磁响应全液滴操控平台（MDMP），实现了对高粘度的甘油、低表面能的乙醇、具有生物活性的血液、高腐蚀性的浓酸强碱液滴的有效操控。同时，平台也展现了在油相中驱动水滴，在水中驱动油滴，曲面运输的潜在优势。相关成果最近发表于Advanced Materials Interfaces 期刊，论文第一作者为博士研究生郭竣畅。

图1. 磁响应全液滴操控平台（MDMP）的示意图。a)平台的结构。磁响应平台由磁响应聚合物复合结构与微纳结构液体灌注的超滑表面组成。其中，复合结构由掺杂铁粉的聚二甲基硅氧烷（PDMS）及低杨氏模量的PDMS反馈层构成。以蜡烛烟灰为模板二氧化硅多孔层提供微纳结构。b)液滴在MDMP上的操控机理。

图2. MDMP操控液滴随同性（操控液滴相对于底部磁探子的运动同步性）。a) 叠加示意图展示了平台驱动液滴的过程中，液滴跟随振荡磁探子的一个运动周期。b-d)多个连续等差（0.5 mm/s）增速周期下，液滴的随同行为。阴影区域为液滴在不同平台上的脱离周期。

图3. 多种环境下MDMP对各类液滴的操控。a)磁探头控制液滴在桥状MDMP上的爬升运动。b) 空气介质下，50 wt% NaOH和98%浓硫酸微液滴的操控。液体介质下，矿物油在水中，水在矿物油中的驱动。

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