精确操纵各种液体在许多领域都是必不可少的，与固体物体不同，流体本质上是可分的。流体也具有粘性，具有适当的无损操作功能，可防止损失和污染。在现在发表在Science Advances上的一份新报告中，Wei Li 及其在中国从事机械工程和研究与创新的同事介绍了光热电微流体来满足如此多样化的需求。流体平台促进了从单束光形成独特的波浪介电泳力场，以显着地执行所需的无损失液滴操作，并起到“神奇”防湿表面的作用。液体平台可以根据需要导航、融合、挤压和切割流体，以建立带有液滴轮的货物载体，并有可能将蛋白质等可交付物的最大浓度提高 4000 倍。

合并流体的现有方法

缓冲液和有机溶剂的表面处理是许多生物应用和化学功能的基础，这些功能对各种热、光学和医学应用至关重要。为了实现这一目标，科学家们必须设计一个平台，使本地可寻址流体能够以低损失率进行导航，以便在易于控制的过程中进行分区和合并。由于其非接触性质、高精度和相对于几何光学的成熟光线可控性，光可以胜过其他刺激，例如，形成光学镊子来捕获和移除微型物体。因此，有几种方法探索了潜在的通过利用光电、光热、光化学和光机械特性的能量转换来对液体进行光操纵，以精确导航和合并流体。然而，这些技术不能以无损失的方式分裂和操纵流体。因此，在这项工作中，Li 等人。提出了前所未有的做法。

硅油、正十六烷、正癸烷、正庚烷、乙醇和异丙醇液滴的处理。图片来源：科学进展，doi：10.1126/sciadv.abc1693

新方法

该团队简单地堆叠了三个同质层，包括使用石墨烯掺杂聚合物的光热膜、使用铌酸锂晶片的热电晶体和使用二氧化硅纳米球的超疏水表面。三层协同作用，在单光束存在的情况下，实现均匀、超低表面张力流体的无损耗应用。

他们将光热膜与石墨烯单层复合材料组成，以感知光刺激并感知不均匀生热产生的响应。热释电晶体将热量转化为额外的电荷，形成波状介电泳力分布，可以捕获、分配和分离流体。他们采用该技术在没有复杂电极和高压电路的情况下，在控制良好、无损耗的条件下执行四种基本功能，包括移动、合并、分配和分离各种液体。该方法将对跨学科领域产生重大影响。

设计光热释电微流体

Li和团队使用三层紧密夹层的材料(热电晶体、超疏水薄膜和光热薄膜)形成平台。顶部的超疏水层包含纳米级分形网络，由烧结覆盖有氟化表面活性剂的空心二氧化硅球体制成，以实现超级排斥。在底层，他们通过用聚二甲基硅氧烷均质化石墨烯纳米片形成均匀的复合膜(PDMS)并固化聚合物来。当一束近红外(NIR) 光照射表面，半透明的超疏水表面和热电晶片变成一个透明的窗口，使 NIR 很容易到达下面的复合聚合物膜。这导致局部不均匀的局部温度升高，形成额外的表面自由电荷，允许超疏水表面上的液滴通过介电力向前驱动到照射点。科学家们将该技术应用于各种液体，包括有机溶剂，如硅油、烷烃和醇类。该平台提供了一个无通道、开放空间的流体处理器，没有当前现有微流体对应物所需的电极或微图案化的麻烦。

超疏水表面对腐蚀性酸碱具有化学抗性，允许稳定的cassie状态留在表面进行化学流体处理。科学家们通过全疏水表面的荧光成像确认了无损失的流体界面，并将结果与​​对照进行了比较，以显示与感兴趣材料上的流体几乎无损失的接触。李等人。此后注意到该系统的光感应能力，以显示系统中辐射光转化为急剧膨胀的温度曲线。然后，他们研究了距离光点中心 13 毫米的 5 微升 (µl) 水滴的运动。当他们打开激光时，液滴被以振荡模式吸引到照明中，它最初向激光加速，然后在到达光斑边缘时迅速制动并反转方向。要了解液滴动力学的基础物理学，相对介电常数和表面张力越大，液体越容易运动。

该团队使用单束激光执行各种流体功能，其中波浪状介电泳力分布可以意外地捕获和移动体积低至 0.001 µL 的液滴。该团队还在平台上处理了一个 200 µL 的水坑，没有损失，适用于生物医学系统的小型化。然而，该技术有其最大激光移动速度的限制，超过该速度，液滴无法跟上激光移动。此外，李等人。通过垂直放置平台，为液滴提供强大的导航力以克服重力并上升上坡，从而使卓越的技术能够在微/纳升级精确操纵各种液体，这具有根本重要性在多个领域. 使用该方法，该团队观察到了对等的无损检测。该方法在分析化学、医学诊断和生物医学方面具有巨大的潜力。甘氨酸和低表面张力液体，如乙醇

通过这种方式，Wei Li 及其同事开发了一种独特的波浪状介电泳力场，以响应光刺激，具有三层表面，用于控制良好、无损失的液体运动、合并、分配和分裂功能。他们很容易通过叠加多个光照射来改变力，以获得更丰富的流体功能和液滴图案应用。该方法将促进在生化和流体处理反应、流体工程和制造中的应用需求的流体操纵，以实现精确图案化和液滴多隔室化。