导读：
近期，中国科学院北京纳米能源与系统研究所陈翔宇团队与理化技术研究所董智超团队合作，提出了一种基于静电润湿和静电驱动液滴发射技术（EWET）的仿生静电捕获和释放系统，能够精确捕获、释放和运输微液滴，在微流体设备和化学反应操作中展现出广泛的应用潜力。相关研究以“Bioinspired Electrostatic Capture‐and‐Release System for Precise Microdroplet Manipulation”为题目发表于期刊《Advanced Materials》。
本文要点：
1、本研究从微生物的液体喷射机制中汲取灵感，提出了一种新型静电捕获与释放系统，用于微纳米尺度液滴的精确操控。
2、该方法通过介电固定和静电力控制，从微尺度母液滴中受控和周期性地发射纳米级子液滴。
3、实验结果表明，该系统在惰性聚合物表面上实现了精确的纳米级液滴释放，支持定向、无污染的液体操作。
4、结合表面处理技术和强静电力驱动的运输，该策略在微流体设备和化学反应操作中展现出广泛的应用潜力。
5、该系统在开放环境中的油相下有效运行，证明了其控制液滴生成和传输的高效性、可重复性及污染防护性能。
6、本研究不仅拓展了静电驱动微流控和材料制造技术，还为药物递送、柔性传感器等领域的研发提供了重要支持。
静电操控系统的工作原理主要基于以下几个机制：
1、电场控制：系统通过施加电场来精确调控液滴的形状和行为。当电场作用于液滴时，液滴会发生极化和变形，形成典型的泰勒锥。当电场强度达到临界值时，静电力克服液体的表面张力，使液滴能够以非常准确的方式发射出纳米级别的子液滴。
2、液滴固定效果：静电润湿现象使液滴能够牢固地固定在表面，避免在发射过程中受到外部干扰。这种强的附着力确保液滴在发射时保持稳定，减少了液滴在改变位置和形状时的随机性，从而提高了发射的准确性。
3、方向性控制：通过调整电场的强度和方向，系统能够控制液滴的发射角度，实现液滴在不同方向上的精确操控。这种灵活性使得液滴的发射方向可以根据需要进行调整。
4、快速响应：静电驱动的发射机制具备快速响应特性，支持在短时间内进行多次液滴发射。这提高了整体操作的频率和效率，使得系统能够在复杂的微流体操作中保持高精度。
通过以上机制，静电操控系统能够实现对微液滴的精确捕获、释放和运输，具有广泛的应用潜力，尤其是在微流体设备和化学反应操作中。
EWET平台在微流控领域具有以下几个显著优势：
1、高精度控制：EWET技术通过电场精确调控液滴的润湿性，实现对液滴形状和行为的高精度控制。这种精确性使得液滴的生成和操控能够在微米和纳米尺度上进行，适用于高要求的微流体应用。
2、非破坏性操作：EWET能够在空气或油相中无损地切换液滴的润湿性，避免了传统方法可能对液滴造成的损伤，确保了液体样品的完整性。
3、灵活的液滴操控：该技术不仅支持在二维表面上的液滴运输，还可以在三维空间中实现无缝的液滴移动，扩展了微流控系统的应用范围。
4、快速响应：EWET平台具备快速响应特性，能够在短时间内实现多次液滴发射和操控，提高了操作的频率和效率，适合复杂的微流体操作。
5、多功能性：结合静电力和表面处理技术，EWET平台能够实现多种液滴生成和操控策略，适用于微流体设备、化学反应操作以及生物传递等多个领域。
6、污染防护：EWET系统在操作过程中能够有效防止液滴的污染，确保液体操作的洁净性，适合用于生物和化学实验。
综上所述，EWET平台在微流控领域的优势使其成为液滴生成和操控的有效工具，推动了相关技术的发展和应用。
图1.生物启发的EWET设计和场驱动液滴发射。
图2.EWET液滴发射和操纵动力学。
图3.EWET液滴发射和操纵机理。
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图4.液滴发射调控。
图5.基于EWET的多角度液滴操纵。
图6.基于EWET的液滴操纵在三维时空中的多种功能。
论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202418711
