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表面无处不在，其为生命物质和非生命物质的质量与能量交换提供了独特的界面。过去十多年，作为两种典型的界面材料——润滑表面与超疏表面，在自清洁、液滴冷凝、防冰与防污等领域取得重大进展。与超疏表面不同的是，润滑表面通过润滑层的设计以取代超疏表面的微气孔，便引入如自愈合、防冰、防挥发等新功能。然而，润滑层的引入也同样带来新的问题：一方面，润滑层的存在会导致固体表面的结构梯度或电荷梯度被屏蔽，使得通过表面梯度操控液体面临挑战；另一方面，润滑层的存在也使得通过外场主动操控液体变得困难。这些问题极大制约了润滑表面的液滴操控及其实际应用。
图1：LICS设计及液滴操控效果
鉴于此，研究团队构建了一种基于智能高分子材料的新型润滑表面——LICS，通过智能高分子材料的光热诱导表面电荷高效、持续、稳定再生能力，能有效消除润滑层对表面电荷的屏蔽效应，实现液滴高速、长距离、反重力、简单液体到复杂液体、单个到多个液滴、微观到宏观尺度液滴、平面到曲面基底、开放到封闭体系的精准操控，而且还能进一步拓展到诊断与分析等生物应用。
图2：无泵LICS微流控芯片内液滴的光操控生物诊断与分析应用
LICS的高可靠性与稳定性及独特功能，既实现了开发体系下液滴的高效操控，又实现了密闭的微流控芯片内液滴的无泵、远程、防挥发、防污染操控和生物应用；其简单设计与便携式操作和独特功能有望为下一代界面材料和微流体开辟新的途径，为化学和生物医学应用带来全新可能。该论文第一作者是中国科学院深圳先进技术研究院博士后王芳、刘美金，论文通讯作者为中国科学院深圳先进技术研究院杜学敏研究员、香港城市大学王钻开教授。中国科技大学与南京大学多位老师为该工作提供了帮助。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院青年创新促进会、广东省区域联合基金重点项目、深圳市学科布局等科技项目资助。
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