从蜘蛛丝到量子点打印——纤维液体操控的“极限精度”

搁浅

从蜘蛛丝到量子点打印——纤维液体操控的“极限精度”（DOI: 10.1002/dro2.29）

【问题提出】
如何在不依赖泵阀的情况下，将皮升级液滴“点对点”输送至指定位置？蜘蛛丝给出了天然答案：利用几何梯度与表面能梯度协同驱动。
【生物原型】
蜘蛛丝“纺锤结-关节”结构：

• 纺锤结：粗糙纳米纤维，高表面能；
  
• 关节：光滑取向纤维，低表面能。
  湿度触发下，液滴自关节向纺锤结定向汇聚，实现“自泵”传输。
  
  

【技术转译】

• 微流控纺丝：通过同轴微流控芯片，调控芯鞘流速比，批量制备“纺锤结-纤维”结构（Peng et al., Macromol. Mater. Eng. 2017）。
  
• 量子点打印：以蜘蛛丝结构为模板，构建“纤维液桥”连续转移系统，实现量子点薄膜厚度波动<5 nm、线宽10 μm的高精度图案化（Li et al., Adv. Mater. 2019）。
  
• 多材质兼容：将石墨烯/PDMS复合纤维引入微流控纺丝，结合激光直写，制备可拉伸电子线路，拉伸1000次后电阻变化<1%。
  
  

【应用展望】

• 柔性电子喷墨直写
  
• 单细胞微阵列给药
  
• DNA合成仪微量试剂输送
  
  

【结语】
当纤维尺度逼近液滴曲率半径时，表面张力成为主导力。蜘蛛丝启发的“无泵微流控”正在重新定义精密制造的边界，让“一滴水”也能驱动“大世界”。