定向液滴运输对微流体操纵、针对性的水收集和高效热管理等应用至关重要。然而,依赖单一驱动机制的策略常常受到推力不足或高能耗的限制,因此在实现高速和长距离运输方面面临挑战。在本研究中,我们提出了一种简单且有效的双梯度协同策略,结合了表面润湿性梯度和表面电荷梯度,从而实现快速和长距离的液滴运输,并通过分子动力学模拟进行了验证。我们在超疏水基底上构建了带电的楔形疏水图案,在液滴运动过程中,使其受到不平衡的杨氏力和非对称的静电相互作用。我们的结果表明,润湿性梯度主导了液滴的初始加速度,而静电驱动力随着润湿性引起的力的衰减逐渐占据主导地位,从而在显著延长的距离上保持液滴运动。系统地研究了楔形顶角和表面电荷密度对液滴驱动力、速度和加速度的影响,通过详细的力分析阐明了基础运输机制。最后,设计了曲面和路径可选择的双梯度表面,以展示所提方法的高度设计灵活性和实际应用性。这项工作为液滴操纵的潜在应用提供了新的设计理念和理论基础.
贾等(周五)研究了这个问题。