Engineered Switchable‐Wettability Surfaces for Multi‐Path Directional Transportation of Droplets and Subaqueous Bubbles

润湿 材料科学 纳米技术 气泡 路径(计算) 化学工程 接触角 机械 复合材料 工程类 物理 程序设计语言 计算机科学
作者
Dongdong Xie,Yunna Sun,Yongjin Wu,Kai Wang,Guilian Wang,Faheng Zang,Guifu Ding
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:35 (9) 被引量:8
标识
DOI:10.1002/adma.202208645
摘要

Conventional engineered surfaces for fluid manipulation are hindered by the set wettability, and thus they can only achieve spontaneous transport of single-phase fluid, namely liquid or gas. Moreover, fluid transport systems that are robust to path defects have yet to be fully explored. Here, unprecedentedly, a universal wettability switching strategy is developed for achieving programmable directional transport of both droplets and subaqueous bubbles on a dumbbell-patterned functional surface (DPFS), featuring in strong robustness, high efficiency, and effective cost. By tuning the superwettability of DPFS through octadecyltrichlorosilane treatment and ultraviolet-C selective irradiation, the transport fluid can alternate between liquid and gas. The material's switchable superwettability regulates the fluid directed dynamics within the confined pattern, in which the sustaining fluid propelling relies on the surface energy difference between the starting and terminal sites. This enables the construction of multiple channels, which works synergistically with ultralow-volume-loss transport to impart the fluidic system with strong robustness against path defects. Underlying the completion of complex microfluidics tasks, spatially-selective cooling devices and subaqueous gas microreactors are successfully demonstrated. This energy-consumption-free fluid transport system opens a new avenue for on-chip programmable fluid manipulation, promoting innovative applications requiring rational control of two-phase fluid transport.
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