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  從古至今，水（流體）的定向控制非常重要并且富有挑戰性。近年來，復旦大學俞燕蕾教授團隊提出光致毛細作用力驅動液體運輸的新機制，利用光響應液晶高分子構筑微通道實現液體的精確操控，相關成果發表在《自然》雜志（Nature, 2016, 533, 179-184）。應用這一原理，近期該團隊將光響應液晶高分子涂覆在商用EVA軟管內壁，構筑了一種光控雙層微管執行器。這種復合微管具有良好的柔性和可裁剪性，可以彎曲成螺旋形、S形、環形，甚至打結，并且表現出良好的液體操控性能。該柔性微管執行器在可穿戴微流控領域具有潛在的應用前景。

  俞燕蕾教授團隊利用聯苯和偶氮苯基元的協同效應，設計并合成了一種具有良好力學性能的光響應線型液晶高分子PABBP，其彈性模量可與商用EVA軟管匹配，復合構筑出雙層微管執行器。此外，聯苯基元的引入能夠增加PABBP層中的光照穿透深度，提高光致形變能力，帶動超過自身四倍厚度的非響應層EVA管產生形變。

圖1.光控柔性微管執行器的雙層結構以及內層液晶高分子PABBP的分子結構（EVA層厚度約100 μm，PABBP層厚度約25 μm）。

  在溫和的光照（藍光LED燈，80 mW/cm²）條件下，雙層微管執行器的局部截面積沿管軸方向發生不對稱變化，誘導管中液柱兩端形成不對稱毛細作用力，驅動各種液體包括高粘度硅油以及水的定向運輸。此外，利用光遠程、精確、定點操控的特點，該團隊能夠驅動多根平行排列微管中的液柱單獨或者同步移動，為微流控系統的集成控制提供了可能性。

圖2. (a) 單層PABBP管在藍光照射下的光致形變；(b) 光致毛細作用力驅動液柱運輸的原理圖；(c) 利用點光源與線光源驅動液柱在多根微管中的定向運動；(d) 雙層微管執行器在手指彎曲狀態下的光控液體運輸。

  實驗還進一步證明，附著在手指上的雙層微管執行器隨著手指彎曲改變形狀但不會折斷，且在藍光驅動下仍能實現管內液體的定向移動。同時，該團隊還發現PABBP層具有一定的自修復性能，受損斷裂后，在紫外光照射下發生光致流體化，可與EVA層重新貼合，恢復液體運輸功能，有效提升雙層微管執行器的穩定性以及使用壽命。這種微管執行器有望作為可穿戴微流控部件，進一步實現柔性器件的便攜化和小型化。

  以上成果作為封面論文發表在Small (Small, 2019, 15, 1901847)上。論文的第一作者為復旦大學材料科學系博士生許波，通訊作者為俞燕蕾教授。

  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.201970131