导读：

电控液滴操纵在材料合成和药物输送等领域具有广泛的应用前景。然而，目前的技术使用笨重而昂贵的电源来产生高压电信号，容易导致电极电解和缓冲溶液中气泡的形成，而且无法进行即时测试。近期，东北林业大学张凯亮副教授团队提出了一种基于摩擦电纳米发电机（TENG）的自驱动双乳液液滴操控技术，该技术能够精确控制液滴内核的融合与释放，避免了传统电源引起的电解和气泡问题，并成功应用于合成铜基金属-有机框架纳米粒子，为现场检测和材料合成提供了一种便携、高效、无需外部电源的解决方案。相关研究以“Controllable Double‐Emulsion Droplet Manipulation Actuated by a Triboelectric Nanogenerator”为题目发表于期刊《Advanced Functional Materials》。

本文要点：

1、本研究提出了一种由新型TENG驱动的双乳液液滴内核操纵（ICM）方法，该方法能够在微反应器内合成并释放纳米粒子，无需外部电源或电路系统，避免了与传统电源相关的水解和气泡形成等问题。

2、通过摩擦起电效应，可方便地产生开路电压为2.25kV、短路电流为35µA的电信号，避免了溶液中有害的电化学反应。

3、微流控装置中两个电极之间的高瞬态脉冲电压和稳定的正弦信号可产生强电场，在液滴界面处产生明显的麦克斯韦电应力，从而促进双乳液的内核融合和释放。

4、通过调节电压大小，能够可控地实现双乳液液滴的内核融合和释放行为，进而合成铜基金属有机框架（Cu-MOF）纳米粒子。

5、总之，这种便携、高效的自供电液滴操控技术在材料合成和药物输送等领域具有广阔应用前景。

全文总结/概括：

使用摩擦电纳米发电机（TENG）进行液滴操控的优点包括：

1、自供电：TENG能够将机械能转化为电能，消除了对外部电源的需求，提高了便携性，适用于电源供应受限的场合。

2、成本效益：TENG的制造和维护成本相对较低，有助于降低整体液滴操控系统的费用。

3、操作简便：TENG的使用简化了系统设计，减少了对复杂电源管理的需求，使得液滴操控更加容易实施。

4、安全性：TENG产生的低电流高电压特性，减少了电解和气泡形成的风险，提高了液滴操控过程的安全性。

5、精确控制：TENG能够产生可控的电信号，实现对液滴行为如融合、释放等的精确操控。

6、广泛的适用性：TENG的独立电源特性使其适用于多种环境和应用场景，增强了液滴操控技术的灵活性和通用性。

7、推动技术创新：TENG在液滴操控领域的应用激发了对新型微流控技术和设备的研究，促进了技术创新和跨学科合作，为未来液滴操控技术的发展提供了新的思路和方向。

这种自驱动液滴操控技术具有多种潜在应用，包括但不限于：

1、精准医疗：在个性化药物递送系统中，通过精确操控药物液滴，实现针对特定患者的治疗剂量控制。

2、微流控芯片：在微流控芯片平台上，这种自驱动技术可用于模拟复杂的生物系统，如血管网络或细胞间通讯。

3、实验室自动化：在自动化实验室中，该技术可以用于高通量筛选实验，加速化学合成和生物检测过程。

4、环境科学：在环境监测中，自驱动液滴操控可用于快速分析水体或空气中的污染物，提高检测效率。

5、食品安全：在食品安全检测中，该技术可以用于快速识别和量化食品中的微生物或化学残留。

6、纳米材料合成：在纳米技术领域，精确操控液滴有助于合成具有特定形态和性能的纳米材料。

7、能源技术：在微流控燃料电池和微尺度能量转换设备中，自驱动液滴操控可以优化电解质管理和能量输出。

8、便携式诊断：为偏远地区或紧急情况下提供便携式、自驱动的医疗诊断工具，实现现场快速检测和疾病诊断。

图1.自供电ICM液滴操作系统原型。

图2.TD-TENG驱动的ICM液滴操作系统的性能测量。

图3.基于自供电ICM方法的双核复合液滴的融合性能。

图4.基于自供电ICM方法的复合液滴的释放性能。

图5.自供电ICM系统中纳米粒子的合成和释放演示。

原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202408095