当前，液滴运输主要采用两种策略：一种是被动策略，依赖于具有化学或结构各向异性的表面梯度驱动；另一种则是主动策略，利用机械振动、磁场、电场、热等外部刺激进行操控。其中，电润湿（Electrowetting on Dielectric, EWOD）作为广泛应用的主动策略之一备受瞩目。
然而，被动策略因其功能单一、运输效率低和传输距离受限等问题亟待改进；而以EWOD为代表的主动策略虽应用广泛，但稳定性欠佳，并且液滴在电场中的运动可能产生不良影响。此外，目前的技术在三维空间内对液滴进行精确操控的能力仍有很大局限性，如何通过简易、安全且成本低廉的方式实现在三维空间中液滴的有效传输仍是一个棘手问题。
为破解这一难题，中山大学与大连理工大学团队携手研发了一种创新的磁驱动液滴操控技术。这项研究的核心创新在于运用磁力驱动液滴在超疏水槽形表面上跳跃，从而实现三维空间内的液滴运输。
研究团队巧妙地利用了磁力和超疏水槽形表面的独特性质，当液滴在超疏水凹槽内逐渐变形为球状时，由于上下表面曲率半径差异产生的拉普拉斯压差，促使液滴跳跃。通过在液滴中引入磁性颗粒并借助电磁场作用，液滴在非接触条件下发生可控变形，释放的过剩表面能转化为跳跃动能，从而实现高效、灵活的液滴操控。近日，该研究成果以《液滴在超疏水沟槽表面上的磁驱动跳跃：三维液滴运输的通用策略》为题发表在国际知名期刊 ACS Nano 上，第一为中山大学的 Yusheng Huang，通讯为黄世琳副教授。
研究详细探讨了影响液滴跳跃性能的关键因素，如液滴体积、超疏水沟槽的深度和宽度等。液滴体积变化将直接影响跳跃高度，体积过小或过大都会降低跳跃效果。而沟槽深度设计对于大体积液滴的长距离运输具有重要意义，需避免过深或过浅导致夹断或包埋效应失效。沟槽宽度也至关重要，适中的宽度能够实现最佳的磁驱动跳跃行为，过宽或过窄都可能导致不理想的传输效果。
除了跳跃性能优化，该机制还能通过调整装置实现多种液滴运输模式，包括定向传输、爬楼梯式跨越障碍等复杂的三维传输。这种新型磁驱动液滴操控技术因其精密远程操控、多维度传输的优势，在诸如生物分析、微流体、液滴开关及微反应等诸多领域展现出广阔的应用前景。
