仿生多非对称磁化表面用于无能耗液体操控与三自由度固体传输

通过利用智能材料和精心设计的结构，功能表面已被开发用于实现小尺度液体/固体操控任务，从而在微流控、软体机器人和生物医学工程领域促进关键应用。然而，设计具有灵活、可调且多模态液体/固体操控能力的功能系统仍是一项具有挑战性的工作。受自然植物中的非对称结构特征以及跨尺度生物系统中的节律异步运动启发，本文报道了一种磁响应功能表面，该表面可在静磁场下实现丰富的液体操作，同时能在动磁场下实现多自由度（DOF）固体的传输。表面上曲率柱体的存在，结合其磁驱动倾斜/梯度排布，基于拉普拉斯压力的不对称性赋予液体多方向铺展模式。我阐明了控制这些液体铺展模式的机制，并随后开发了引人注目的液体操作，例如可调抗重力爬升、液体传输中的自发模态切换以及液体混合。此外，磁柱的动态节律异步运动可用于固体物体传输。我展示了该表面的同步/异步传输模式，并提出了一种通过协调物体排布与采用磁驱动策略来实现三自由度固体传输的新策略。本研究为面向应用的操控表面提供了一种新的设计理念，具有广泛的工程应用潜力。