使用电信号 1 来操纵基板上的液滴的能力(称为数字微流体)用于光学 2,3 、生物医学 4,5 、热 6 和电子 7 应用,并已导致商业上可用的液体透镜 8 和诊断套件 9,10 。这种电驱动主要通过电润湿实现,液滴在施加电压的作用下被吸引到导电基板上并在导电基板上扩散。为确保强大而实用的驱动,基板上覆盖有介电层和疏水性面漆,用于介电上电润湿 (EWOD) 11-13 ;这会增加驱动电压(至约 100 伏),并可能因介电击穿 14 、带电 15 和生物污垢 16 而损害可靠性。在这里,我们展示了液滴操控,它使用电信号诱导液体脱湿而不是润湿亲水性导电基底,而无需添加层。在这种与电润湿现象相反的电润湿机制中,液体-基底相互作用不是由电场直接控制的,而是由场诱导的离子表面活性剂与基底的附着和分离控制的。我们表明,这种驱动机制可以在空气中使用掺杂硅晶片上的水执行数字微流体的所有基本流体操作,仅需±2.5伏的驱动电压、几微安的电流和离子表面活性剂临界胶束浓度的约0.015倍。该系统还可以处理常见的缓冲液和有机溶剂,有望成为一种简单可靠的微流体平台,适用于广泛的应用。由于疏水表面是液体吸引机制良好运作的必要条件,我们认识到亲水表面对于液体排斥机制来说是首选。由于大多数材料都是亲水性的,如果发现脱湿驱动有效,则可以像 EWOD 一样实现数字微流体,但不需要疏水涂层。虽然大多数电诱导脱湿现象对常见微流体无效,因为它们基于不可逆过程 17,18 或特殊条件 19 ,但涉及表面活性剂的研究表明可逆性是可能的。例如,已经使用氧化还原活性表面活性剂 20 证明了衍生化金电极上水膜的电引发脱湿。此外,有机液滴已在水性电解质 23 中的共轭聚合物电极上移动。最近,通过使用离子表面活性剂,润滑摩擦系数已在固体-液体-固体配置中切换 21 ,沸腾气泡成核已在液体-蒸汽-固体系统中得到调节 22 。然而,这些方法并没有导致微流体平台技术,这需要可逆、可重复、强大且易于应用于液体-流体-固体系统的电驱动 24 。事实上,我们无法在裸露的金属电极 21,22 或介电涂层电极上用含有离子表面活性剂的水滴获得有效驱动。相反,我们发现裸露的硅晶片可以有效地工作,因为它的天然氧化物具有足够的亲水性,可以轻松脱湿,但又足够薄
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