打印表面电荷：编程液滴输运的新范式

固体表面尤其是疏水表面上液滴的定向、长距离和自驱动输运，对于从集水到生物分析器件等众多应用至关重要。实现优先输运的一种吸引人的策略是被动控制表面润湿梯度（拓扑或化学），以打破非对称接触线并克服阻力。尽管取得了广泛进展，由于基本的权衡关系——液滴快速输运需要大润湿梯度，而长距离输运需要相对小的润湿梯度——定向液滴输运仍受限于较小的输运速度和较短的输运距离。在此，我们报道一种全新策略，通过创建尚未被探索的表面电荷密度(SCD)梯度来解决该瓶颈。借助超双疏表面上的简便液滴打印，以及对优先SCD产生机制的基本理解，我们展示了无需额外能量输入、以创纪录高速度在超长距离上自推进的液滴。这种在环境条件下显现的类似Leidenfrost的液滴输运还具有可遗传性，可发生于多种衬底如柔性及竖直放置的表面上。此外，不同于传统的物理与化学梯度，SCD这一新维度的梯度可以可重写的方式被编程。我们设想，我们的工作丰富并扩展了操控液滴输运的能力，并将找到诸多原本不可能的潜在应用。