西安交大张辉副教授团队《CEJ》：揭秘弓形边缘如何实现液体“智能”择向

主要观点总结

该文章介绍了西安交通大学机械工程学院张辉副教授团队在润湿科学和微流控系统领域的研究进展。研究提出了基于最小作用原理的高曲率弓形边缘设计框架，实现了液体在固体微结构表面上的定向铺展、分流与分离。该研究以猪笼草口缘为灵感，通过理论建模和实验验证，揭示了弓形高曲率边缘对液体铺展的方向性阻碍机理，为无外场驱动液体输运、油水高效分离等应用提供了理论支持。同时，该研究还构建了三类功能化微流控模块，为微流控体系的定向输运、分区调控与模块化集成提供了可推广的结构策略。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

液体在固体微结构表面上的定向铺展、分流与分离是润湿科学和微流控系统的关键科学问题，涉及无外场驱动液体输运、油水高效分离等应用。

关键观点2: 研究亮点

研究提出了基于最小作用原理的高曲率弓形边缘设计框架，揭示了弓形高曲率边缘对液体铺展的方向性阻碍机理，建立了可计算、可制造、可集成的功能单元。

关键观点3: 理论建模

研究通过理论建模，给出了弓形高曲率边缘在不同接触角条件下对液体铺展产生最大阻碍的判据，实现了基于接触角差异的选择性分流、筛选与分离。

关键观点4: 实验验证

研究通过依托摩方精密 PμSL 3D 打印系统批量制备了具有双侧弓形边缘的微流道结构，并在微米尺度上稳定复现目标曲率特征。实验结果显示，液体在两侧通道之间表现出明确的定向铺展选择。

关键观点5: 应用前景

研究将高曲率弓形边缘作为可制造、可复用的几何单元，构建了三类功能化微流控模块，为微流控体系的定向输运、分区调控与模块化集成提供了可推广的结构策略。