Коллектив под руководством профессоров Шуай Юна и Ван Чжаолуна из Института энергетической науки и инженерии совместно с профессором Ван Цзуанькаем, который занимает должность приглашённого профессора в нашем университете и является профессором Гонконгского политехнического университета, представил систематизированный обзор новейших достижений в области бионической структурированной микрофлюидики и перспективы её применения в ряде передовых научных направлений. В работе раскрываются принципы проектирования бионических структур, механизмы пассивного и активного управления каплями, а также широкий спектр практического применения данной технологии. Результаты исследования опубликованы в журнале Chemical Reviews в статье «Бионическая структурированная микрофлюидика: обзор» (Bionic Structured Milli-fluidics: A Review).
Технология бионической структурированной микрофлюидики основана на моделировании уникальных поверхностных структур природных объектов (например, листьев араукарии) и сочетании градиентов смачиваемости поверхности с внешними энергетическими полями (световым, тепловым, электрическим, магнитным и акустическим). Это позволяет создавать микрофлюидные интерфейсные системы, обладающие способностью к направленной транспортировке, адаптивному реагированию и выполнению многофункциональных задач.
В статье, посвящённой ключевой задаче достижения эффективного, контролируемого и многофункционального управления каплями миллиметрового масштаба, систематизированы два методологических подхода: пассивное управление (на основе использования бионических структур) и активное управление (основанное на внешних стимулах). В рамках пассивного управления за счёт проектирования асимметричной смачиваемой поверхности, структур с геометрическим градиентом и анизотропной топологии достигается автономное движение капель под действием перепада лапласовского давления, капиллярных эффектов и градиентов поверхностной энергии. В случае активного управления посредством фототермического эффекта, электрического, магнитного и акустического воздействия в реальном времени осуществляется программируемое регулирование положения, формы и динамики капель.
Рисунок 1. Этапы развития технологии бионической структурированной микрофлюидики
Рисунок 2. Репрезентативные бионические структуры микрофлюидики
В статье также обобщены применения бионической структурированной микрофлюидики в различных новых областях, что демонстрирует её потенциал в решении крупных задач, включая задачи в сфере энергетики.
Младший научный сотрудник Института энергетической науки и инженерии Се Минчжу указан в качестве первого автора статьи, профессора Шуай Юн, Ван Чжаолун и Ван Цзуанькай выступили соавторами, ответственными за переписку.