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  自上世紀(jì)90年代微流控技術(shù)誕生起，表面浸潤性便一直扮演著關(guān)鍵作用。例如，微通道的浸潤性決定了微液滴能否穩(wěn)定生成，數(shù)字微流控技術(shù)利用電潤濕原理進(jìn)行靈活的液滴操控，紙基微流控通過圖案化親疏水通道實(shí)現(xiàn)快速廉價(jià)的分析檢測(cè)，工程化表面浸潤性可在開放空間中實(shí)現(xiàn)各種定向液體輸運(yùn)和液滴傳輸?shù)�。然而，作為硬幣的另一面，微流控技術(shù)能否以及如何助力材料浸潤性研究仍然是個(gè)懸而未答的問題�；卮疬@一問題對(duì)微流控和浸潤性領(lǐng)域的共同發(fā)展和交叉融合有深遠(yuǎn)意義（圖1）。

圖1. 微流控和浸潤性相互促進(jìn)

  近日，香港城市大學(xué)朱平安助理教授和香港大學(xué)王立秋教授在Chemical Reviews 發(fā)表題為“Microfluidics-Enabled Soft Manufacture of Materials with Tailorable Wettability” 的長篇綜述，系統(tǒng)回顧了利用微流控軟制造技術(shù)制備具有可控浸潤性材料的發(fā)展歷程。論文首先介紹了常見的浸潤現(xiàn)象和機(jī)理，繼而介紹了微流控法工程化功能材料的一般過程，在此基礎(chǔ)上詳細(xì)闡述了具有可控浸潤性的微顆粒、微纖維、多孔表面的微流控制備與應(yīng)用，最后提出了總結(jié)和展望。

微流控軟制造

  微流控軟制造指以微流控技術(shù)產(chǎn)生的流體系統(tǒng)為模板進(jìn)行材料的精確制備和性能調(diào)控，常見的流體模板包括液滴、氣泡、射流、乳液、液體泡沫等（圖2）。由于這些流體系統(tǒng)均是可變形的軟物質(zhì)，作者將這一技術(shù)命名為“微流控軟制造”。根據(jù)自組裝的次序不同，流體模板可歸類為單個(gè)液滴和氣泡、1維陣列、2維和3維組裝體。

圖2. 微流控軟制造基本流程

浸潤現(xiàn)象

  作者詳細(xì)介紹了液體在二維表面、纖維表面和微納顆粒表面的基本潤濕現(xiàn)象和規(guī)律，如二維表面潤濕包括楊式方程、Cassie態(tài)、Wenzel態(tài)、亞穩(wěn)Cassie態(tài)、Cassie-Wenzel潤濕轉(zhuǎn)變的突破壓力等概念；纖維表面潤濕包括纖維表面液膜涂覆、靜態(tài)液滴的形狀、動(dòng)態(tài)液滴的定向運(yùn)動(dòng)、多根纖維的潤濕等；微納顆粒潤濕包括界面吸附能、Pickering乳液、界面堵塞的雙連續(xù)乳化凝膠（Bijel）、液體彈珠、裝甲氣泡等概念和系統(tǒng)。

調(diào)控材料浸潤性

  以微流控液滴為模板制備的微顆粒具有單一浸潤性（親水或疏水）、兩親性（一面親水一面親油）、核-殼非均質(zhì)浸潤性；以微流控射流為模板制備的微纖維具有蛛絲狀、念珠狀、多孔狀等形貌特征，因此具備可調(diào)的拉普拉斯壓力梯度和表面能梯度，適用于液體操縱；以乳液和液體泡沫為模板制備的多孔表面由于具備獨(dú)特的互連結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)出多種優(yōu)異的浸潤性，如超疏水、全疏液、超疏熱水、液下超疏液、液體灌注的超滑態(tài)（SLIPS）、雙面非均質(zhì)浸潤性等。微流控工程化的浸潤性材料具有廣闊的應(yīng)用前景，如顆粒表面活性劑、微型馬達(dá)、藥物遞送、水處理、水收集、液體輸運(yùn)、液滴操縱、傳熱調(diào)節(jié)和組織工程等。

  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.1c00530