流体在固体上的自发定向递送在诸如凝结换热、蒸馏、材料自输运等许多应用中都扮演关键角色。这类特殊流体运动的实现常依赖于固体表面的润湿梯度（化学）或非对称微纳米结构（物理）。发表在期刊Nature Nanotechnology上的晶面叉状液滴流首次通过晶体结构使液滴进行定向持续自运动。
在均质光滑的水平面上滴落一个液滴，直觉告诉我们液滴将要么静止，要么随机运动。香港大学博士后研究员唐欣（香港研究资助局博士后计划）、博士生李威及机械工程系讲席教授王立秋发现向润滑的压电单晶（铌酸锂晶体）上滴落一个稍冷或稍热水滴（温差大于5摄氏度即可），水滴会即刻沿直线长距离运动（长至50倍于液滴半径）。当液滴为常温下挥发性溶剂时，其滑行距离竟不受限。溶剂会不停歇地滑动直至彻底蒸发。这种自运动已颇为费解，更让人惊奇的是，这些液滴是在多个固定分叉方向中择一而行。其运动可为单向、双分叉、甚至三分叉，类型由与液滴接触的晶面决定。
晶面叉状液滴流，彩线代表不同液滴的运动轨迹
温差液滴在润滑单晶硅上基本静止，而在润滑铌酸锂单晶上自发运动。
不同位置滴落的液滴沿三个自运动方向择一而行。
在均质晶面上定向运动所需的非对称性源自何方？为何自运动方向会分叉？通过对比观察，作者发现温差水滴自运动速度的变化类似于温差的衰减趋势，所以初始温差为驱动能量源。通过数值模拟，作者发现微弱温差先在压电单晶内产生热应力，接着应力激发并耦合电荷。因为晶体的力学与压电性质均为各向异性，应力场与电势场都呈非均分布。非均电场引致电应力，以此带动液滴运动。
液滴自发运动机理
在不同晶面上，电场对称性迥然各异。以三分叉为例，液滴周围的电场呈三次旋转对称。实验中，某些无法避免的微弱异质性足以打破这种三向完美对称，使液滴在三个叉向中择一而行。
晶面上激发的应力及电势分布
简而言之，液滴在晶面上好像自带驱动电极一样，只要温差存在，电极就能被激活。水滴的温差消散，变为室温后，电驱力消失。而挥发性溶剂因蒸发冷却，自带持久温差，所以其自运动也是持续不停的。利用这种特性，通过简单排布单向晶体砖的本征液流方向就能自动控制液体的复杂流向。这个意料之外的现象丰富了我们进行固液交互的方法，且在软物质设计与制造、热管理、物质自输运等诸多领域中都具有重要意义。
挥发性溶剂在压电单晶上的持续自运动。
是不是难以想象如此微小的晶体结构排列（约1纳米）竟能精准控制宏观液体的运动呢？
通过摆放单向晶体砖实现液滴流向的自动控制。
Google scholar (TANG Xin):
https://scholar.google.com/citations?user=oPgXy74AAAAJ&hl=en
全文链接：
来源：高分子科学前沿
声明：仅代表作者个人观点，作者水平有限，如有不科学之处，请在下方留言指正！