《带电小球液滴在电容器中的运动》1. （2012秋•河南校级月考）如图所示，沿水平方向放置的平行金属板a和b，分别与电源的正负极相连，a、b板的中央沿竖直方向各有一个小孔，带正电的液滴从小孔的正上方P点由静止自由落下，先后穿过两个小孔后速度为v1，现将a板或b板向上或向下平移一小段距离，相同的液滴仍从P点自由落下，先后穿过两个小孔后速度为v2，下列说法正确的是（）A．若向上移动b板，则v2＞v1B．若向下移动a板，则v2＞v1C．无论向上或向下移动b板，肯定v2＜v1D．无论向上或向下移动a板，肯定v2＜v1【答案】B2.（2015•上海模拟）为模拟空气净化过程，有人设计了含有带电灰尘空气的密闭玻璃圆桶，圆桶的高和直径相等，如图所示．第一种除尘方式是：在圆桶顶面和底面间加上电压U．沿圆桶轴线方向形成一个匀强电场，尘粒的运动方向如图甲所示；第二种除尘方式是：在圆桶轴线处放一直导线，在导线与桶壁间加上的电压也等于U，形成沿半径方向的辐向电场，尘粒的运动方向如图乙所示．假设每个尘粒的质量和带电量均相同，不计重力．在这两种方式中（）A．电场对单个尘粒做功的最大值相等B．尘粒受到电场力大小相等C．尘粒都做匀加速直线运动D．第一种方式比第二种方式除尘速度快【答案】A3.如图所示，水平放置的平行金属板a、b分别与电源的两极相连，带电液滴P在金属板a、b间保持静止，现设法使P固定，再使两金属板a、b分别绕中心点O、O′垂直于纸面的轴顺时针转相同的小角度α，然后释放P，则P在电场内将做()A．匀速直线运动B．水平向右的匀加速直线运动C．斜向右下方的匀加速直线运动D．曲线运动【答案】B4.（2015秋•许昌校级月考）如图所示，一平行板电容器的两个极板竖直放置，在两极板间有一带电小球，小球用一绝缘轻线悬挂于O点．现给电容器缓慢充电，使两极板所带电荷量分别为+Q和-Q，此时悬线与竖直方向的夹角为π/6．再给电容器缓慢充电，直到悬线和竖直方向的夹角增加到π/3，且小球与两极板不接触．则第二次充电使电容器正极板增加的电荷量为（）A．Q B．2Q C．3Q D．4Q【答案】B5.（2015•硚口区校级模拟）如图所示，A、B为水平放置平行正对金属板，在板中央分别有一小孔M、N，D为理想二极管，R为滑动变阻器．闭合开关S，待电路稳定后，将一带负电荷的带电小球从M、N的正上方的P点由静止释放，小球恰好能运动至小孔N 处．下列说法正确的是（）A．若仅将A板上移，带电小球仍将恰好运动至小孔N处B．若仅将B板上移，带电小球将从小孔N穿出C．若仅将R的滑片上移，带电小球将无法运动至N 处D．若仅断开开关S，带电小球将从小孔N穿出【答案】C6.（2015春•宜春校级期末）如图所示，A、B为两块水平放置的金属板，通过闭合的开关S分别与电源两极相连，两极中央各有一个小孔a和b，在a孔正上方某处放一带电质点由静止开始下落，若不计空气阻力，该质点到达b孔时速度恰为零，然后返回．现要使带电质点能穿过b孔，则可行的方法是（）A．保持S闭合，将A板适当上移B．保持S闭合，将B板适当下移C．先断开S，再将A板适当上移D．先断开S，再将B板适当下移【答案】B7.（2014秋•滁州期末）如图所示，两平行金属板竖直放置且B板接地，期间有用绝缘细线悬挂的带电小球，当给两金属板充电，使金属板带电荷量为Q，此时悬线与竖直方向的夹角为π/3，因电离作用，两金属板的电荷量缓慢减小（假设小球的电荷量不变），以致悬线与竖直方向夹角逐渐减小，则夹角减小到π/6的过程中，下列说法正确的是（）A．细线的拉力逐渐增大B．细线的拉力大小不变C．电容器减少的电荷量为Q/2D．电容器减少的电荷量为2Q/3【答案】D8.（2014秋•福州期末）如图所示，倾斜放置的平行板电容器两极板与水平面夹角为θ，极板间距为d，带负电的微粒质量为m、带电量为q，从极板M的左边缘A处以初速度v0水平射入，沿直线运动并从极板N的右边缘B处射出，则（）A．微粒达到B点时动能为m v02/2B．微粒的加速度大小等于gsinθC．两极板的电势差U MN=cosqmgdD．微粒从A点到B点的过程电势能减少mgd/cosθ【答案】C9.【2015新课标II】如图，两平行的带电金属板水平放置。
Ｖｏｌ．４１高等学校化学学报Ｎｏ．１２０２０年１月㊀㊀㊀㊀㊀㊀ＣＨＥＭＩＣＡＬＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＨＩＮＥＳＥＵＮＩＶＥＲＳＩＴＩＥＳ㊀㊀㊀㊀㊀㊀１ １０［综合评述］ｄｏｉ：１０．７５０３／ｃｊｃｕ２０１９０６３２电控液滴移动的研究进展戴浩宇１，董智超２，江㊀雷２（１．中国科学院化学研究所，绿色印刷重点实验室，北京１００１９０；２．中国科学院理化技术研究所，仿生材料与界面科学重点实验室，北京１００１９０）摘要㊀电控液滴移动是一种利用电场作用驱动液滴移动的策略，因其液滴具有响应速度快㊁运动速度快及路径可控等优点而备受关注，在外场刺激驱动液滴移动等基础研究和智能微流体器件等实际应用中具有重要意义．本文概述了传统电润湿驱动液滴移动的基本原理和研究进展，介绍了新型电控液滴移动的代表性成果，展望了相关研究和应用的发展前景．关键词㊀液滴移动；浸润性；电润湿；静电操纵中图分类号㊀Ｏ６４７㊀㊀㊀㊀文献标志码㊀Ａ㊀㊀㊀㊀收稿日期：２０１９⁃１２⁃０６．网络出版日期：２０１９⁃１２⁃２４．基金项目：国家自然科学基金（批准号：２１７０３２７０，２１９８８１０２）资助．联系人简介：江㊀雷，男，博士，研究员，中国科学院院士，主要从事仿生智能界面材料的研究．Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｊｉａｎｇｌｅｉ＠ｉｃｃａｓ．ａｃ．ｃｎ生命活动和生产技术都离不开对液体的控制，而对液滴移动的控制又是其中非常重要的一个研究领域［１，２］．自然界对液滴移动的控制方法是利用具有表面能梯度或结构梯度的表面驱动液滴的自发运动，如仙人掌刺定向收集水㊁猪笼草捕虫笼的口缘自发形成润滑层及蜘蛛丝的纺锤状结构收集雾气等［３ ５］．受到这些自然界生物的启发，科学家们通过仿生设计开发出控制液滴移动的方法，如使液体流过微针㊁微槽道或纺锤节等［６ ８］．为了克服在自然界中没有外部能量摄入情况下，液滴移动速度低㊁有损耗及不可控的运动学性能等不足，研究者使用诸如热㊁光㊁电和磁等外场刺激信号［９ １２］，对液滴的移动进行更加全面㊁灵活的操纵．电场操控液滴具有响应速度快㊁运动速度快和路径可控等优点，使其在诸多外场刺激驱动的液滴移动策略中脱颖而出，受到广泛关注，并在智能微流体器件等实际应用中发挥重要作用．利用电场作用灵活㊁有效地控制表面浸润性和液滴移动的方法，称为电润湿（Ｅｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇ）［１３ １５］．电润湿的初步发展可以追溯到１８７５年，Ｌｉｐｐｍａｎｎ［１６］发现在汞与电解液之间施加一个电压（汞／电解液）可以观察到液体毛细上升，并称之为电毛细现象．基于这一现象，此后近百年来，研究者获得了许多发现，如１９３６年，Ｆｒｏｕｍｋｉｎ［１７］利用表面电荷改变水滴的形状；Ｍｉｎｎｅｍａ等［１８］在１９８０年研究了聚乙烯高压电缆中的水树枝化的机理．１９８１年，电润湿一词由Ｂｅｎｉ和Ｈａｃｋｗｏｏｄ［１９］首次提出，用于描述一种新型显示器设计时所使用的效应．然而，水在几百毫伏以上的电压下会发生电解水反应，从而对相关研究产生阻碍．为了解决这一问题，１９９３年Ｂｅｒｇｅ等［２０］在原有的电润湿装置中的导电液体与电极之间引入了一层薄的绝缘层，避免了水的电解．这种电润湿装置被称为电介质上的电润湿（Ｅｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇｏｎｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ，简称ＥＷＯＤ）．２０余年来，ＥＷＯＤ的快速发展使电控液滴移动的各项性能均提高到了较高水平［２１ ２６］．随着超疏水㊁超亲水等超浸润性表面的制备和快速发展［２７ ３６］，ＥＷＯＤ以外的新型电控液滴移动策略如静电操纵液滴［３７］和表面电荷密度梯度引导液滴［３８］的研究开始引起广泛关注．本文对传统电润湿驱动液滴移动的基本原理和研究进展进行了综合概述，简单介绍了新型电控液滴移动的代表性成果，总结了相关研究的规律并展望了相关应用的发展前景．１ 传统电润湿驱动液滴移动近百年来，电润湿一直是电控液滴移动的传统策略．电润湿在光滑平面㊁电介质以至粗糙电介质上的基本原理逐渐得到发展，液滴在电润湿的驱动作用下可以在电介质及其它界面上移动，甚至于在数字微流体上完成电控退润湿，本部分将对以上内容进行概述．１．１㊀电润湿的基本原理对于一个在一定的压力和温度下的固⁃液⁃气系统，液滴可以在界面张力下达到平衡，其平衡接触角可以用Ｙｏｕｎｇ ｓ方程来描述：ｃｏｓθＹ＝γＳＶ－γＳＬγＬＶ（１）式中：θＹ（ʎ）为Ｙｏｕｎｇ ｓ接触角；γＳＶ，γＳＬ和γＬＶ（Ｎ／ｍ）分别为固⁃气㊁固⁃液和液⁃气界面的张力．当施加一个电场时，水滴的平衡接触角值增大，浸润性发生改变，这种效应称为电润湿．最初的电润湿是源于Ｌｉｐｐｍａｎｎ［１６］对电毛细现象的发现，即在汞与电解液之间的电压作用下，液体发生了毛细上升［图１（Ａ）］．Ｌｉｐｐｍａｎｎ用一个在固⁃液界面施加电压的平行板电容器解释了这一现象．积累的电荷改变了固⁃液界面张力，可表示为σｅ＝－∂γＳＬ∂Ｖ（２）ｃＨ＝∂σｅ∂Ｖ（３）式中：σｅ（ｃ／ｍ２）为表面电荷密度；Ｖ（Ｖ）为施加电压；ＣＨ（Ｆ／ｍ２）为电双层每单位面积的电容．根据式（２）和（３）得到γＳＬ＝γＳＬ０－１２ＣＨＶ２（４）式中：γＳＬ和γＳＬ０（Ｎ／ｍ）分别为施加和不施加电压时的固⁃液界面张力．这是电润湿的初始方程，也是目前电润湿研究发展的基础．由式（４）可知，在固／液相组成不变的情况下，固⁃液界面张力随液⁃固界面电压的增大而减小［图１（Ｂ）］．Ｆｉｇ．１㊀Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｓｏｆｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｃａｐｉｌｌａｒｙａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇ（Ａ）Ｉｎｉｔｉａｌｅｌｅｃｔｒｏｃａｐｉｌｌａｒｙｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ；（Ｂ）ｗａｔｅｒｓｈａｐｅｃｈａｎｇｅｏｎｔｈｅｍｅｔａｌｓｕｒｆａｃｅｕｎｄｅｒａｎａｐｐｌｉｅｄｖｏｌｔａｇｅ；（Ｃ）ｅｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇｏｎｓｍｏｏｔｈｉｎｓｕｌａｔｏｒｓｕｒｆａｃｅ；（Ｄ）ｅｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇｏｎｒｏｕｇｈｉｎｓｕｌａｔｏｒｓｕｒｆａｃｅ．为了避免水在电润湿过程中发生电解，Ｂｅｒｇｅ［２０］在电润湿装置中的液体与电极之间引入了绝缘体［图１（Ｃ）］，并由式（１）和（４）分析推导出接触角的演化过程：ｃｏｓθ＝ｃｏｓθ０＋１２ＣＨＶ２γＬＶ（５）式中：θ和θ０（ʎ）分别为施加和不施加电压时的接触角．考虑到如下关系：ＣＨ＝ε０ε１ｄ（６）式中：ε０和ε１（Ｆ／ｍ）分别为真空和液体的介电常数；ｄ（ｍ）为绝缘层厚度．电润湿方程为ｃｏｓθ＝ｃｏｓθ０＋１２ε０ε１ｄγＬＶＶ２（７）式（７）中的末项为电润湿常数（η）：η＝１２ε０ε１ｄγＬＶＶ２（８）２高等学校化学学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ．４１㊀即静电势与液⁃气界面张力之比．式（７）首先由Ｂｅｒｇｅ通过能量最小化法在不存在电荷捕获的情况下得到，也称为Ｌｉｐｐｍａｎｎ⁃Ｙｏｕｎｇ方程．若存在电荷捕获对水溶液电润湿现象的影响［３９］，则电润湿方程中应加入ＶＴ值，调整为ｃｏｓθ＝ｃｏｓθ０＋１２ε０ε１ｄγＬＶ（Ｖ－ＶＴ）２（９）式中：ＶＴ（Ｖ）为需要补偿电荷捕获影响的电压，即电润湿临界电压．在实际应用中，几乎所有的基底都是粗糙的，具有一些微／纳米尺度的结构，无论是否施加电压都可以增强基底表面的浸润性．２００６年，Ｈｅｒｂｅｒｔｓｏｎ等［４０］研究了具有特氟龙涂层的ＳＵ⁃８粗糙表面的接触角随电压的变化［图１（Ｄ）］，并结合Ｗｅｎｚｅｌ方程和Ｌｉｐｐｍａｎｎ⁃Ｙｏｕｎｇ方程解释了电润湿现象：ｃｏｓθｅ＝Ｒ（ｃｏｓθ０＋η）（１０）式中：Ｒ为特氟龙涂层表面的粗糙度．如果电压被移除，η＝０，上述方程可以简化为Ｗｅｎｚｅｌ方程．２００８年，Ｚｈａｏ等［４１］进一步泛化了电润湿方程以适合Ｃａｓｓｉｅ⁃Ｂａｘｔｅｒ方程的形式：ｃｏｓθｅ＝Ｒ１ｆ１ｃｏｓθ０＋η()－ｆ２（１１）该方程描述了电润湿过程中液⁃气⁃固界面接触角的变化．当η＝０时，式（１１）可以简化为有粗糙度的Ｃａｓｓｉｅ⁃Ｂａｘｔｅｒ方程；如果固体与液体之间的粗糙度不考虑，即Ｒ１＝１，则式（１１）简化为同质表面的Ｃａｓｓｉｅ⁃Ｂａｘｔｅｒ方程；而对于没有封闭气穴的粗糙表面，ｆ２＝０，式（１１）简化为Ｗｅｎｚｅｌ方程；用相似的处理方法，对于光滑表面而言，Ｒ１＝ｆ１＝１，ｆ２＝０，式（１１）简化为Ｌｉｐｐｍａｎｎ⁃Ｙｏｕｎｇ方程．通过电润湿，可以在变化的二维阵列电极或表面上实现液滴驱动，如分离㊁合并㊁混合和运输．由于具有原位控制㊁响应速度快㊁操纵灵活及能耗低等优点，电润湿技术在光学㊁显示㊁芯片实验室㊁打印和分离等微流体领域得到了广泛应用［４２ ４６］．１．２㊀电介质上的电润湿驱动液滴移动电介质上的电润湿是一个用于控制微尺度的流体运动以创造㊁运输㊁切割和合并液滴的重要工具，在液滴驱动㊁液体运输㊁液体透镜㊁显示器件和打印等微流体领域中具有广泛的应用前景［４７ ５６］；而这些应用的基础研究背景主要是基于电介质上的电润湿驱动的液滴移动．Ｆｉｇ．２㊀ＤｒｏｐｌｅｔｍｏｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｂｙＥＷＯＤｉｎｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃｃｈｉｐｗｉｔｈｓｏｌｉｄｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｌａｙｅｒ（Ａ）［５７］ａｎｄｗｉｔｈｌｉｑｕｉｄｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｌａｙｅｒ（Ｂ）［５８］对于一个停留在绝缘层上的液滴，仅在其一侧施加电场会造成液滴两侧表面张力的不平衡，从而驱动液滴的整体流动，这就是电介质上电润湿驱动液滴移动的原理．Ｐｏｌｌａｃｋ等［５７］构建了基于电介质上的电润湿驱动液滴移动的微流体装置．液滴被夹在２个电极平面之间，上面板包含一个连续的接地电极，而下面板则包含一组独立可寻址的控制电极，每个控制电极的大小略小于液滴，当液滴集中在一个电极上时，也会轻微地覆盖所有相邻的电极［图２（Ａ）］．２个面板表面都是疏水的，控制电极与液体绝缘．对与液滴部分重叠的下面板上的电极施加足够电压，产生的表面能梯度会使液滴移动，使其与带电电极对齐．通过连续电极转移，液滴可以在阵列内任意２个电极之间运输．由于控制电极与液体绝缘，通电产生的热量和电化学反应都被阻止了．由于其微驱动装置的基本结构相同，不同的驱动电压３㊀Ｎｏ．１㊀戴浩宇等：电控液滴移动的研究进展与电极排列方式的组合可以使该装置完成其它操作，如从较大的原液滴中分离㊁合并或分配微液滴．基于Ｐｏｌｌａｃｋ等［５７］提出的利用电介质上的电润湿开发的灵活的微流体系统允许液体以液滴的形式在固体表面运输，但难以克服液滴与固体表面接触㊁黏附而导致的损失或污染．Ｖｅｌｅｖ等［５８］开发了一个液⁃液微流体系统［图２（Ｂ）］，将微升或纳升尺寸的水或碳氢化合物液滴悬浮在密度更高的全氟化油上，并通过油相下的阵列电极施加交流或直流电场，激发出介电泳力，将可极化的液滴吸引到高场强的区域，从而实现液滴无损㊁高速㊁定向的理想运输．这些微流体芯片的构筑模型可以为微尺度液体运输㊁混合或分装等重要生产过程提供新策略．１．３㊀其它界面上的电润湿驱动液滴移动电润湿驱动的液滴移动不仅可以发生在数字微流体装置中，还可发生在其它界面上．Ｌｉｕ等［５９］提出了电化学电位诱导的水下油滴运动．油滴在正电压下黏附在聚吡咯表面，油滴的水下接触角随着黏附力的减小而增大，并在重力作用下在还原的聚吡咯膜上向下滚动，在膜上施加一个正电压可以再次使油滴停止．Ｔｉａｎ等［６０］在梯度多孔聚苯乙烯（ＰＳ）膜上实现了电场诱导的水下油滴定向移动．当水下油滴停留在梯度多孔ＰＳ膜表面时，油滴两端压力不平衡，使油滴形状不对称［图３（Ａ）］．提高电压可以有效减小油滴与梯度结构表面的接触面积，克服多孔ＰＳ膜表面的黏性阻力．一旦超过临界电压，水下油滴就可以从大孔隙区域向小孔隙位点定向连续移动．该工作为连续驱动和控制水下液滴的定向移动提供了途径，为进一步在电流体显示和其它微流体器件中的应用提供了依据．Ｆｉｇ．３㊀Ｅｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｄｒｏｐｌｅｔｍｏｔｉｏｎ（Ａ）Ｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄａｎｄｇｒａｄｉｅｎｔｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅｌｙｄｒｉｖｅｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｏｉｌｄｒｏｐｌｅｔｆｏｒｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｍｏｔｉｏｎ［６０］；（Ｂ）ｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄｉｎｄｕｃｅｄｕｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｍｏｔｉｏｎｏｆａｎｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｆｌｕｉｄｄｒｏｐｌｅｔｏｎａｐｏｒｏｕｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｗｉｒｅ［６５］．此外，液滴在楔形表面和功能纤维上的电润湿也有相关报道［６１，６２］．Ｍｕｇｅｌｅ等［６３，６４］研究了液滴在纤维上从蛤壳到酒桶形状的可逆转变，并证明了这２种形态的稳定性极限，这对设计用于各领域的功能材料具有指导意义．最近，Ｙａｎ等［６５］提出了一种通过电场诱导的黏附转变和浮力相结合，在多孔聚苯乙烯（ＰＳ）覆膜铜线表面收集和单向运输水下油滴或气泡的策略［图３（Ｂ）］．多孔ＰＳ覆膜铜线可以在未施加电压的情况下捕获并持有一个水下油滴或气泡，也可以在电压大于其临界电压的情况下让水下油滴或气泡在多孔ＰＳ覆膜铜线表面向上或向下单向移动．该工作将有助于发展显示基于电润湿变化的器件，用于流体收集㊁操纵㊁单向转移㊁释放和清除．１．４㊀数字微流体的电控退润湿值得一提的是，除了备受关注的电润湿研究在近年来得到了长足发展，有关电控退润湿甚至电控退润湿后液滴再润湿的研究同样取得了显著成果并引起了广泛关注．Ｌｉ等［６６］将含有十二烷基三甲基溴化铵（ＤＴＡＢ）的水滴（ｐＨ＝７）铺展在高度掺杂硅片的光滑表面上．基底上的天然硅氧化物具有足够的亲水性，可以使水滴很容易在其上面润湿，２ｎｍ的厚度也不会使导电基底绝缘．液滴中含有由带电的亲水基团和中性的疏水尾区组成的离子表面活性剂，当施加直流电压（或电流）时，电流流过导电液体，在液滴内形成电场，离子表面活性剂分子在电场作用下会向基底移动或远离基底，分别使液滴在４高等学校化学学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ．４１㊀基底表面上退润湿或再润湿（图４）．在润湿过程中，随着接触线的前进，被吸附的表面活性剂分子从液滴外的新鲜表面被吸回液滴，使该过程具有可逆性，可以实现液滴的定向移动．该系统既不需要增加电介质层，也不需要疏水性涂层，又有利于简化设备和降低成本．Ｆｉｇ．４㊀Ｄｒｏｐｌｅｔｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎｒｅａｌｉｚｅｄｂｙｉｏｎｉｃ⁃ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ⁃ｍｅｄｉａｔｅｄｅｌｅｃｔｒｏｄｅｗｅｔｔｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍ［６６］（Ａ）ＭｅｃｈａｎｉｓｍｏｆａＤＴＡＢ⁃ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇａｑｕｅｏｕｓｄｒｏｐｌｅｔｄｅｗｅｔｔｉｎｇａｎｄｒｅｗｅｔｔｉｎｇｏｎａｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅａｎｄｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃｓｉｌｉｃｏｎｓｕｂｓｔｒａｔｅｂｙａｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄ；（Ｂ）ｄｅｗｅｔｔｉｎｇｔｈｅｔｈｉｒｄｒｅｓｅｒｖｏｉｒｅｌｅｃｔｒｏｄｅｆｒｏｍｌｅｆｔｒｅｓｕｌｔｓｉｎｎｅｃｋｉｎｇｏｆｔｈｅｒｅｓｅｒｖｏｉｒｄｒｏｐｌｅｔ；（Ｃ）ｓｅｔｓｏｆｆｏｕｒｓｅｑｕｅｎｔｉａｌｉｍａｇｅｓｓｈｏｗｉｎｇｄｒｏｐｌｅｔｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎｂｙｅｌｅｃｔｒｏｄｅｗｅｔｔｉｎｇ．２㊀新型电控液滴移动传统的电润湿策略在数十年来得到的发展已经将控制液滴移动的各方面性能都提高到了较高水平．随着科学技术的不断发展，新型的电控液滴移动策略脱颖而出，如静电操纵液滴可控高速运动和表面电荷密度梯度引导液滴移动，本部分将对新型电控液滴移动的代表性成果进行介绍．２．１㊀静电操纵液滴可控高速运动以电润湿原理为基础的数字阵列化电极微流体装置已被证明可以有效控制液滴移动，而如电晕放电㊁摩擦起电等无回路㊁非接触式的静电作用则可使物体极化［６７，６８］，也可提供强大的动力［６９，７０］，同样可以控制液滴的移动．Ｄａｉ等［３７］提出了一种高速㊁可控㊁无损的 全能型 液滴操纵策略，即在静电场的作用下，实现液滴在超疏水表面上任意方向的运动和停止／钉扎．同时，利用平面外的静电充电方法，实现了液滴启动状态和停止状态的可控动态转换．利用这种新型的电控液滴移动策略，可实现超疏水平面上路径可控的弧线形运动和定向的液滴移动㊁融合（图５）．这种静电操纵策略将有助于提高液体无损运输的速度，减少摩擦，降低不必要的黏附，开拓了液滴控制技术在各领域应用的可能性，如组合化学和生化检测等．静电操纵液滴移动的策略不仅可以实现液滴在平面内的可控高速运动，还可以实现液滴从平面向外的弹道发射运动．受到球孢子从蘑菇表面发射的启发［７１］，Ｌｉ等［７２］证明了预置在超疏水表面上的液滴可以通过瞬时的静电作用实现高速的弹道式跳跃．利用这种策略，水㊁过冷水甚至有黏性的乙二醇等液滴均可以从超疏水表面上发射，并可以通过调整液滴在静电场内的位置来精确控制液滴发射方向（图６）．利用简单的静电作用，即能获得超洁净的超疏水表面．图７将传统的电润湿与新型的静电充电策略进行了对比．首先，从浸润状态看，电润湿是将一个５㊀Ｎｏ．１㊀戴浩宇等：电控液滴移动的研究进展Ｆｉｇ．５㊀Ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅｈｉｇｈ⁃ｓｐｅｅｄｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃｍａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎｏｆｗａｔｅｒｄｒｏｐｌｅｔ［３７］（Ａ）Ｄｉｇｉｔａｌｉｎ⁃ｐｌａｎｅｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃｆｌｕｉｄｉｃｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｄｉｓｐｌａｙｉｎｇｄｒｏｐｌｅｔｍｏｔｉｏｎｉｎａｄｅｓｉｒｅｄ ｓｎｏｏｋｅｒ ｓｔｙｌｅｐａｔｈ；（Ｂ）Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｄｒｏｐｌｅｔｍｅｒｇｉｎｇａｃｈｉｅｖｅｄｂｙｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃｃｈａｒｇｉｎｇ．Ｆｉｇ．６㊀Ｂａｌｌｉｓｔｉｃｊｕｍｐｉｎｇｄｒｏｐｏｎｓｕｐｅｒｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｓｕｒｆａｃｅｖｉａｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃｍａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎ［７２］（Ａ）Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｎｇｔｈｅｄｒｏｐｌｅｔｊｕｍｐｉｎｇｏｆｆｔｈｅｓｕｒｆａｃｅａｌｏｎｇｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄｌｉｎｅｍｏｔｉｖａｔｅｄｂｙａｎｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃｔｉｐ；（Ｂ）ｄｒｏｐｌｅｔｃｅｎ⁃ｔｒｏｉｄｐｏｓｉｔｉｏｎｓｄｕｒｉｎｇｔｈｅｂａｌｌｉｓｔｉｃｊｕｍｐｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ；（Ｃ）ｈｉｇｈｓｐｅｅｄｉｍａｇｅｓｅｑｕｅｎｃｅｓｏｆｔｈｅｌｅｆｔｔｉｌｔｅｄ，ｖｅｒｔｉｃａｌａｎｄｒｉｇｈｔｔｉｌｔｅｄｊｕｍｐｉｎｇｄｒｏｐｌｅｔｆｒｏｍｔｏｐｖｉｅｗａｎｄｓｉｄｅｖｉｅｗ．半球形的液滴在亲水态与疏水态之间转换，液滴与基底是部分润湿的［７３ ７５］；静电充电是将一个球形的液滴在高黏附的Ｃａｓｓｉｅ⁃Ｗｅｎｚｅｌ过渡态与低黏附的Ｃａｓｓｉｅ态之间进行转换，液滴与基底是完全不润湿的．其次，从运动性能看，电润湿驱动的液滴是在基底上电极之间非连续地滑动，要消耗能量克服一定的摩擦阻力，路径由电极位置决定［７６ ７９］；静电充电驱动的液滴则是在基底上连续滚动，耗能低，可以根据需要在任何路径上快速无损地移动或急停．最后，从设备需求方面看，电润湿驱动液滴需要一套完整的数字电路微流体装置，至少要２个或多个电极，在液滴移动过程中需要液滴与电极上的电介质保持接触［８０ ８３］；静电充电驱动液滴仅需一个放电电极，甚至可以用一根摩擦过的带电短棒作为动力源，在液滴移动过程中不与液滴接触．综合以上因素，尽管电润湿控制液滴移动在精准性和数字化程度上占有一定的优势，但新型的静电操纵液滴移动策略因其快速㊁无损㊁可控的全能型特点，成为一６高等学校化学学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ．４１㊀种被认可的㊁可以选择的电控液滴移动方法，有望在未来得到深入研究．Ｆｉｇ．７㊀Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｓｏｆｔｈｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｂｅｔｗｅｅｎｅｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃｃｈａｒｇｉｎｇ（Ａ）ａｎｄ（Ｂ）Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｉｎｄｒｏｐｌｅｔｗｅｔｔｉｎｇｓｔａｔｅｓｃｈａｎｇｉｎｇｉｎｖｅｒｔｉｃａｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ；（Ｃ）ａｎｄ（Ｄ）ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｉｎｏｐｅｒａｔｉｎｇｓｋｉｌｌａｎｄｄｒｏｐｌｅｔｍｏｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｉｎｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ．Ｆｉｇ．８㊀Ｄｒｏｐｌｅｔｔｒａｎｓｐｏｒｔｍｅｄｉａｔｅｄｂｙｓｕｒｆａｃｅｃｈａｒｇｅｄｅｎｓｉｔｙｇｒａｄｉｅｎｔ［３８］（Ａ）Ｄｒｏｐｌｅｔｓｅｌｆ⁃ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎｏｎａｓｕｐｅｒｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｓｕｒｆａｃｅｄｅｃｏｒａｔｅｄｗｉｔｈａｎＳＣＤｇｒａｄｉｅｎｔ；（Ｂ）ｔｈｅｔｉｍｅ⁃ｌａｐｓｅｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｏｆｃｉｒｃｕｌａｒａｒｃｄｒｏｐｌｅｔｍｏｔｉｏｎｇｕｉｄｅｄｂｙａｃｉｒｃｕｌａｒａｒｃＳＣＤｇｒａｄｉｅｎｔｐａｔｈ；（Ｃ）ｄｒｏｐｌｅｔｔｒａｎｓｐｏｒｔｏｎｆｌｅｘｉｂｌｅｓｕｒｆａｃｅｓｗｉｔｈａｎＳＣＤｇｒａｄｉｅｎｔ．２．２㊀表面电荷密度梯度驱动液滴移动除了用非接触的静电充电控制液滴移动的策略，近期，一种在超疏水表面上预设具有表面电荷密度梯度（ＳＣＤ）的路径来引导液滴移动的方法引起了关注．如图８所示，Ｓｕｎ等［３８］通过控制撞击高度的连续变化，打印出具有表面电荷密度梯度的特定路径，引导水滴的自推进，实现了液滴在不依靠外部７㊀Ｎｏ．１㊀戴浩宇等：电控液滴移动的研究进展能量供给的情况下快速㊁长程㊁无损的运输．除了平面上直线的电荷密度梯度路径，液滴还可以实现在弧线电荷密度梯度路径上的移动以及曲面电荷密度梯度路径上的移动．这种打印表面电荷的方法可以用于开发新的传感和驱动系统，包括芯片实验室㊁微流体器件和生物液滴分析装置．因基底带电而对液滴产生黏附性的变化的相关工作此前也有报道．Ｚｈａｏ等［８４］提出了通过直流偏压实现水滴在超疏水二氧化锰纳米管阵列（ＭＴＡ）薄膜上的电可调黏附．这归因于水滴与二氧化锰纳米管阵列之间接触时，水滴的几何变化和三相接触线的连续性依赖于极性［８５］，而阴极处的表面黏附力比阳极处大得多［图９（Ａ）］．而利用表面打印电荷的策略，Ｓｕｎ等［３８］设计了无枪头式移液枪，可用于低表面能㊁高黏度液滴的无损转移［图９（Ｂ）］．Ｆｉｇ．９㊀ＣｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅｔｒａｎｓｆｅｒｏｆａｗａｔｅｒｄｒｏｐｌｅｔｂｅｔｗｅｅｎｓｕｐｅｒｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃＭＴＡｍｅｍｂｒａｎｅｓ（Ａ）［８４］ａｎｄｃｈａｒｇｅｄｓｕｒｆａｃｅｓ（Ｂ）［３８］３㊀总结与展望电控液滴移动是一种通用㊁高效㊁灵活地利用电场作用驱动并控制液滴运动的策略，经过１４０余年的发展，液滴移动已达到原位可控㊁方向任意及高速无损的极高水平．本文从发展历程㊁基本原理到先进应用总结了传统电润湿驱动液滴移动的策略，介绍了静电操纵液滴和表面电荷密度梯度引导液滴等新型电控液滴移动的代表性成果，对于新㊁老电控液滴移动策略从浸润状态㊁运动特性及装置需求等方面进行了比较，综合概述了电控液滴移动领域的研究进展．尽管电控液滴移动的研究已经取得了显著成果，该领域仍然存在很多基础性科学问题需要深入研究，并通过先进的制备技术推进其发展．如何将ＥＷＯＤ成熟的数字化微流体系统与静电操纵液滴㊁表面电荷密度梯度引导液滴等策略结合，开发出基底㊁电极均可编程的全能型液滴操纵技术；如何将具有先进性能的微／纳米结构超浸润表面与电响应性界面相结合，根据不同需求控制液体流动；如何将电场对液滴的作用克服重力的影响，突破维度限制真正实现空间内液滴的操纵和图案化显示，这些研究将是对界面物理化学工作者的全新挑战和机遇．参㊀考㊀文㊀献［１］㊀ＬｉｕＭ．，ＷａｎｇＳ．，ＪｉａｎｇＬ．，Ｎａｔ．Ｒｅｖ．Ｍａｔｅｒ．，２０１７，２，１７０３６［２］㊀ＦｅｎｇＬ．，ＬｉＳ．，ＬｉＹ．，ＬｉＨ．，ＺｈａｎｇＬ．，ＺｈａｉＪ．，ＳｏｎｇＹ．，ＬｉｕＢ．，ＪｉａｎｇＬ．，ＺｈｕＤ．，Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．，２００２，１４，１８５７ １８６０［３］㊀ＪｕＪ．，ＢａｉＨ．，ＺｈｅｎｇＹ．，ＺｈａｏＴ．，ＦａｎｇＲ．，ＪｉａｎｇＬ．，Ｎａｔ．Ｃｏｍｍｕｎ．，２０１２，３，１２４７［４］㊀ＣｈｅｎＨ．，ＺｈａｎｇＰ．，ＺｈａｎｇＬ．，ＬｉｕＨ．，ＪｉａｎｇＹ．，ＺｈａｎｇＤ．，ＨａｎＺ．，ＪｉａｎｇＬ．，Ｎａｔｕｒｅ，２０１６，５３２，８５ ８９［５］㊀ＢａｉＨ．，ＴｉａｎＸ．Ｌ．，ＺｈｅｎｇＹ．Ｍ．，ＪｕＪ．，ＺｈａｏＹ．，ＪｉａｎｇＬ．，Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．，２０１０，２２，５５２１ ５５２５［６］㊀ＭｅｒｔａｎｉｅｍｉＨ．，ＪｏｋｉｎｅｎＶ．，ＳａｉｎｉｅｍｉＬ．，ＦｒａｎｓｓｉｌａＳ．，ＭａｒｍｕｒＡ．，ＩｋｋａｌａＯ．，ＲａｓＲ．Ｈ．Ａ．，Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．，２０１１，２３，２９１１ ２９１４［７］㊀ＬｉＣ．，ＬｉＮ．，ＺｈａｎｇＸ．，ＤｏｎｇＺ．，ＣｈｅｎＨ．，ＪｉａｎｇＬ．，Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．，２０１６，５５，１４９８８ １４９９２［８］㊀ＪｕＪ．，ＸｉａｏＫ．，ＹａｏＸ．，ＢａｉＨ．，ＪｉａｎｇＬ．，Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．，２０１３，２５，５９３７ ５９４２［９］㊀ＤａｎｉｅｌＳ．，ＣｈａｕｄｈｕｒｙＭ．Ｋ．，ＣｈｅｎＪ．Ｃ．，Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００１，２９１，６３３ ６３６［１０］㊀ＩｃｈｉｍｕｒａＫ．，ＯｈＳ．Ｋ．，ＮａｋａｇａｗａＭ．，Ｓｃｉｅｎｃｅ，２０００，２８８，１６２４ １６２６［１１］㊀ＴｉａｎＤ．，ＺｈａｉＪ．，ＳｏｎｇＹ．，ＪｉａｎｇＬ．，Ａｄｖ．Ｆｕｎｃｔ．Ｍａｔｅｒ．，２０１１，２１，４５１９ ４５２６［１２］㊀ＴｉｍｏｎｅｎＪ．Ｖ．，ＬａｔｉｋｋａＭ．，ＬｅｉｂｌｅｒＬ．，ＲａｓＲ．Ｈ．，ＩｋｋａｌａＯ．，Ｓｃｉｅｎｃｅ，２０１３，３４１，２５３ ２５７［１３］㊀ＭｕｇｅｌｅＦ．，ＢａｒｅＪ．Ｃ．，Ｊ．Ｐｈｙｓ．：Ｃｏｎｄｅｎｓ．Ｍａｔｔｅｒ，２００５，１７，Ｒ７０５８高等学校化学学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ．４１㊀［１４］㊀ＣｈｅｎＬ．，ＢｏｎａｃｃｕｒｓｏＥ．，Ａｄｖ．ＣｏｌｌｏｉｄＩｎｔｅｒｆａｃｅＳｃｉ．，２０１４，２１０，２［１５］㊀ＡｂｄｅｌｇａｗａｄＭ．，ＷｈｅｅｌｅｒＡ．Ｒ．，Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．，２００９，２１，９２０ ９２５［１６］㊀ＬｉｐｐｍａｎｎＧ．，Ａｎｎ．Ｃｈｉｍ．Ｐｈｙｓ．，１８７５，５，４９４［１７］㊀ＦｒｏｕｍｋｉｎｅＡ．Ｎ．，ＡｃｔｕａｌｉｔéｓＳｃｉｅｎｔｉｆｉｑｕｅｓｅｔＩｎｄｕｓｔｒｉｅｌｌｅｓ，１９３６，３７３，５ ３６［１８］㊀ＭｉｎｎｅｍａＬ．，ＢａｒｎｅｖｅｌｄＨ．Ａ．，ＲｉｎｋｅｌＰ．Ｄ．，ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．Ｅｌｅｃｔｒ．Ｉｎｓｕｌ．，１９８０，１５，４６１ ４７２［１９］㊀ＢｅｎｉＧ．，ＨａｃｋｗｏｏｄＳ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，１９８１，３８，２０７ ２０９［２０］㊀ＢｅｒｇｅＢ．，ＣＲ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．Ⅱ，１９９３，３１７，１５７［２１］㊀ＴｉａｎＤ．Ｌ．，ＣｈｅｎＱ．Ｗ．，ＮｉｅＦ．Ｑ．，ＸｕＪ．Ｊ．，ＳｏｎｇＹ．Ｌ．，ＪｉａｎｇＬ．，Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．，２００９，２１，３７４４ ３７４９［２２］㊀ＧｒａｓＳ．Ｌ．，ＭａｈｍｕｄＴ．，ＲｏｓｅｎｇａｒｔｅｎＧ．，ＭｉｔｃｈｅｌｌＡ．，Ｋａｌａｎｔａｒ⁃ＺａｄｅｈＫ．，ＣｈｅｍＰｈｙｓＣｈｅｍ，２００７，８，２０３６ ２０５０［２３］㊀ＶｅｒｐｌａｎｃｋＮ．，ＣｏｆｆｉｎｉｅｒＹ．，ＴｈｏｍｙＶ．，ＢｏｕｋｈｅｒｒｏｕｂＲ．，ＮａｎｏｓｃａｌｅＲｅｓ．Ｌｅｔｔ．，２００７，２，５７７［２４］㊀ＫｕｍａｒＡ．，ＷｉｌｌｉａｍｓＳ．Ｊ．，ＣｈｕａｎｇＨ．Ｓ．，ＧｒｅｅｎＮ．Ｇ．，ＷｅｒｅｌｅｙＳ．Ｔ．，ＬａｂＣｈｉｐ，２０１１，１１，２１３５ ２１４８［２５］㊀ＣｈｅｎｇＳ．，ＷｕＺ．Ｇ．，ＬａｂＣｈｉｐ，２０１２，１２，２７８２ ２７９１［２６］㊀ＭｕｇｅｌｅＦ．，ＳｏｆｔＭａｔｔｅｒ，２００９，５，３３７７ ３３８４［２７］㊀ＳｕＢ．，ＴｉａｎＹ．，ＪｉａｎｇＬ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，２０１６，１３８，１７２７ １７４８［２８］㊀ＷａｎｇＳ．Ｔ．，ＬｉｕＫ．Ｓ．，ＹａｏＸ．，ＪｉａｎｇＬ．，Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ．，２０１５，１１５，８２３０ ８２９３［２９］㊀ＷｅｎＬ．Ｐ．，ＴｉａｎＹ．，ＪｉａｎｇＬ．，Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．，２０１５，５４，３３８７ ３３９９［３０］㊀ＬｉＸ．Ｍ．，ＲｅｉｎｈｏｕｄｔＤ．，Ｃｒｅｇｏ⁃ＣａｌａｍａＭ．，Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｒｅｖ．，２００７，３６，１３５０ １３６８［３１］㊀ＸｉｎＢ．Ｗ．，ＨａｏＪ．Ｃ．，Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｒｅｖ．，２０１０，３９，７６９ ７８２［３２］㊀ＺｈａｎｇＪ．Ｌ．，ＨａｎＹ．Ｃ．，Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｒｅｖ．，２０１０，３９，６７６ ６９３［３３］㊀ＱｕéｒéＤ．，Ａｎｎｕ．Ｒｅｖ．Ｍａｔｅｒ．Ｒｅｓ．，２００８，３８，７１ ９９［３４］㊀ＸｉａＤ．Ｙ．，ＪｏｈｎｓｏｎＬ．Ｍ．，ＬóｐｅｚＧ．Ｐ．，Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．，２０１２，２４，１２８７ １３０２［３５］㊀ＲｏａｃｈＰ．，ＳｈｉｒｔｃｌｉｆｆｅＮ．Ｊ．，ＮｅｗｔｏｎＭ．Ｉ．，ＳｏｆｔＭａｔｔｅｒ，２００８，４，２２４ ２４０［３６］㊀ＬｉｕＸ．Ｊ．，ＬｉａｎｇＹ．Ｍ．，ＺｈｏｕＦ．，ＬｉｕＷ．Ｍ．，ＳｏｆｔＭａｔｔｅｒ，２０１２，８，２０７０ ２０８６［３７］㊀ＤａｉＨ．，ＧａｏＣ．，ＳｕｎＪ．，ＬｉＣ．，ＬｉＮ．，ＷｕＬ．，ＤｏｎｇＺ．，ＪｉａｎｇＬ．，Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．，２０１９，３１，１９０５４４９［３８］㊀ＳｕｎＱ．，ＷａｎｇＤ．，ＬｉＹ．，ＺｈａｎｇＪ．，ＹｅＳ．，ＣｕｉＪ．，ＣｈｅｎＬ．，ＷａｎｇＺ．，ＢｕｔｔＨ．Ｊ．，ＶｏｌｌｍｅｒＤ．，ＤｅｎｇＸ．，Ｎａｔ．Ｍａｔｅｒ．，２０１９，１８，９３６ ９４１［３９］㊀ＶｅｒｈｅｉｊｅｎＨ．Ｊ．Ｊ．，ＰｒｉｎｓＭ．Ｗ．Ｊ．，Ｌａｎｇｍｕｉｒ，１９９９，１５，６６１６ ６６２０［４０］㊀ＨｅｒｂｅｒｔｓｏｎＤ．Ｌ．，ＥｖａｎｓＣ．Ｒ．，ＳｈｉｒｔｃｌｉｆｆｅＮ．Ｊ．，ＭｃＨａｌｅＧ．，ＮｅｗｔｏｎＭ．Ｉ．，ＳｅｎｓｏｒＡｃｔｕａｔ．Ａ⁃Ｐｈｙｓ．，２００６，１３０，１８９ １９３［４１］㊀ＤａｉＷ．，ＺｈａｏＹ．Ｐ．，Ｊ．ＡｄｈｅｓｉｏｎＳｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，２００８，２２，２１７ ２２９［４２］㊀ＷｈｅｅｌｅｒＡ．Ｒ．，Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００８，３２２，５３９ ５４０［４３］㊀ＰｒｉｎｓＭ．Ｗ．Ｊ．，ＷｅｌｔｅｒｓＷ．Ｊ．Ｊ．，ＷｅｅｋａｍｐＪ．Ｗ．，Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００１，２９１，２７７ ２８０［４４］㊀ＨａｙｅｓＲ．Ａ．，ＦｅｅｎｓｔｒａＢ．Ｊ．，Ｎａｔｕｒｅ，２００３，４２５，３８３［４５］㊀ＰｏｗｅｌｌＭ．Ｒ．，ＣｌｅａｒｙＬ．，ＤａｖｅｎｐｏｒｔＭ．，ＳｈｅａＫ．Ｊ．，ＳｉｗｙＺ．Ｓ．，Ｎａｔ．Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌ．，２０１１，６，７９８［４６］㊀ＴｉａｎＤ．Ｌ．，ＳｏｎｇＹ．Ｌ．，ＪｉａｎｇＬ．，Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｒｅｖ．，２０１３，４２，５１８４ ５２０９［４７］㊀ＢｒｏｗｎＣ．Ｖ．，ＷｅｌｌｓＧ．Ｇ．，ＮｅｗｔｏｎＭ．Ｉ．，ＭｃＨａｌｅＧ．，Ｎａｔ．Ｐｈｏｔｏｎ．，２００９，３，４０３［４８］㊀ＸｕｅＹ．，ＭａｒｋｍａｎｎＪ．，ＤｕａｎＨ．，ＷｅｉｓｓｍｕｅｌｌｅｒＪ．，ＨｕｂｅｒＰ．，Ｎａｔ．Ｃｏｍｍｕｎ．，２０１４，５，４２３７［４９］㊀ＨｅｉｋｅｎｆｅｌｄＪ．，ＺｈｏｕＫ．，ＫｒｅｉｔＥ．，ＲａｊＢ．，ＹａｎｇＳ．，ＳｕｎＢ．，ＭｉｌａｒｃｉｋＡ．，ＣｌａｐｐＬ．，ＳｃｈｗａｒｔｚＲ．，Ｎａｔ．Ｐｈｏｔｏｎ．，２００９，３，２９２［５０］㊀ＨａｇｅｄｏｎＭ．，ＹａｎｇＳ．，ＲｕｓｓｅｌｌＡ．，ＨｅｉｋｅｎｆｅｌｄＪ．，Ｎａｔ．Ｃｏｍｍｕｎ．，２０１２，３，１１７３［５１］㊀ＭｏｏｎＪ．Ｋ．，ＪｅｏｎｇＪ．，ＬｅｅＤ．，ＰａｋＨ．Ｋ．，Ｎａｔ．Ｃｏｍｍｕｎ．，２０１３，４，１４８７［５２］㊀ＫｒｕｐｅｎｋｉｎＴ．，ＴａｙｌｏｒＪ．Ａ．，Ｎａｔ．Ｃｏｍｍｕｎ．，２０１１，２，４４８［５３］㊀ＣｈｉａｎｇＭ．Ｙ．，ＨｓｕＹ．Ｗ．，ＨｓｉｅｈＨ．Ｙ．，ＣｈｅｎＳ．Ｙ．，ＦａｎＳ．Ｋ．，Ｓｃｉ．Ａｄｖ．，２０１６，２，ｅ１６００９６４［５４］㊀ＡｉｎｌａＡ．，ＨａｍｅｄｉＭ．Ｍ．，ＧｕｄｅｒＦ．，ＷｈｉｔｅｓｉｄｅｓＧ．Ｍ．，Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．，２０１７，２９，１７０２８９４［５５］㊀ＡｂｄｅｌｇａｗａｄＭ．，ＷｈｅｅｌｅｒＡ．Ｒ．，Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．，２００９，２１，９２０ ９２５［５６］㊀ＫｏＨ．，Ｌｅｅ，Ｊ．ＫｉｍＹ．，ＬｅｅＢ．，ＪｕｎｇＣ．Ｈ．，ＣｈｏｉＪ．Ｈ．，ＫｗｏｎＯ．Ｓ．，ＳｈｉｎＫ．，Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．，２０１４，２６，２３３５ ２３４０［５７］㊀ＰｏｌｌａｃｋＭ．Ｇ．，ＳｈｅｎｄｅｒｏｖＡ．Ｄ．，ＦａｉｒＲ．Ｂ．，ＬａｂＣｈｉｐ，２００２，２，９６ １０１［５８］㊀ＶｅｌｅｖＯ．Ｄ．，ＰｒｅｖｏＢ．Ｇ．，ＢｈａｔｔＫ．Ｈ．，Ｎａｔｕｒｅ，２００３，４２６，５１５ ５１６［５９］㊀ＬｉｕＭ．Ｊ．，ＮｉｅＦ．Ｑ．，ＷｅｉＺ．Ｘ．，ＳｏｎｇＹ．Ｌ．，ＪｉａｎｇＬ．，Ｌａｎｇｍｕｉｒ，２０１０，２６，３９９３ ３９９７［６０］㊀ＴｉａｎＤ．Ｌ．，ＨｅＬ．Ｌ．，ＺｈａｎｇＮ．，ＺｈｅｎｇＸ．，ＤｏｕＹ．Ｈ．，ＺｈａｎｇＸ．Ｆ．，ＧｕｏＺ．Ｙ．，ＪｉａｎｇＬ．，Ａｄｖ．Ｆｕｎｃｔ．Ｍａｔｅｒ．，２０１６，２６，７９８６ ７９９２［６１］㊀ＫｌｉｎｇｎｅｒＡ．，ＭｕｇｅｌｅＦ．，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，２００４，９５，２９１８ ２９２０［６２］㊀ＢａｒａｔｉａｎＤ．，ＣａｖａｌｌｉＡ．，ｖａｎｄｅｎＥｎｄｅＤ．，ＭｕｇｅｌｅＦ．，ＳｏｆｔＭａｔｔｅｒ，２０１５，１１，７７１７ ７７２１［６３］㊀ＥｒａｌＨ．Ｂ．，ｄｅＲｕｉｔｅｒＪ．，ｄｅＲｕｉｔｅｒＲ．，ＯｈＪ．Ｍ．，ＳｅｍｐｒｅｂｏｎＣ．，ＢｒｉｎｋｍａｎｎＭ．，ＭｕｇｅｌｅＦ．，ＳｏｆｔＭａｔｔｅｒ，２０１１，７，５１３８ ５１４３［６４］㊀ｄｅＲｕｉｔｅｒＲ．，ｄｅＲｕｉｔｅｒＪ．，ＥｒａｌＨ．Ｂ．，ＳｅｍｐｒｅｂｏｎＣ．，ＢｒｉｎｋｍａｎｎＭ．，ＭｕｇｅｌｅＦ．，Ｌａｎｇｍｕｉｒ，２０１２，２８，１３３００ １３３０６９㊀Ｎｏ．１㊀戴浩宇等：电控液滴移动的研究进展０１高等学校化学学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ．４１㊀［６５］㊀ＹａｎＹ．，ＧｕｏＺ．，ＺｈａｎｇＸ．，ＨｅＬ．，ＬｉＹ．，ＬｉｕＫ．，ＣａｉＪ．，ＴｉａｎＤ．，ＪｉａｎｇＬ．，Ａｄｖ．Ｆｕｎｃｔ．Ｍａｔｅｒ．，２０１８，２８，１８００７７５［６６］㊀ＬｉＪ．，ＨａＮ．Ｓ．，ＬｉｕＴ．，ｖａｎＤａｍＲ．Ｍ．，ＫｉｍＣ．Ｊ．，Ｎａｔｕｒｅ，２０１９，５７２，５０７ ５１０［６７］㊀ＭｉｌｊｋｏｖｉｃＮ．，ＰｒｅｓｔｏｎＤ．Ｊ．，ＥｎｒｉｇｈｔＲ．，ＷａｎｇＥ．Ｎ．，Ｎａｔ．Ｃｏｍｍｕｎ．，２０１３，４，２５１７［６８］㊀ＮｉｔａＳ．，Ｄｏ⁃ＱｕａｎｇＭ．，ＷａｎｇＪ．，ＣｈｅｎＹ．Ｃ．，ＳｕｚｕｋｉＹ．，ＡｍｂｅｒｇＧ．，ＳｈｉｏｍｉＪ．，Ｓｃｉ．Ａｄｖ．，２０１７，３，ｅ１６０２２０２［６９］㊀ＸｕＨ．，ＨｅＹ．，ＳｔｒｏｂｅｌＫ．Ｌ．，ＧｉｌｍｏｒｅＣ．Ｋ．，ＫｅｌｌｅｙＳ．Ｐ．，ＨｅｎｎｉｃｋＣ．Ｃ．，ＳｅｂａｓｔｉａｎＴ．，ＷｏｏｌｓｔｏｎＭ．Ｒ．，ＰｅｒｒｅａｕｌｔＤ．Ｊ．，ＢａｒｒｅｔｔＳ．Ｒ．Ｈ．，Ｎａｔｕｒｅ，２０１８，５６３，５３２ ５３５［７０］㊀ＤａｍａｋＭ．，ＶａｒａｎａｓｉＫ．Ｋ．，Ｓｃｉ．Ａｄｖ．，２０１８，４，ｅａａｏ５３２３［７１］㊀ＰｒｉｎｇｌｅＡ．，ＰａｔｅｋＳ．Ｎ．，ＦｉｓｃｈｅｒＭ．，ＳｔｏｌｚｅＪ．，ＭｏｎｅｙＮ．Ｐ．，Ｍｙｃｏｌｏｇｉａ，２００５，９７，８６６ ８７１［７２］㊀ＬｉＮ．，ＷｕＬ．，ＹｕＣ．，ＤａｉＨ．，ＷａｎｇＴ．，ＤｏｎｇＺ．，ＪｉａｎｇＬ．，Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．，２０１８，３０，１７０３８３８［７３］㊀ＮｅｌｓｏｎＷ．Ｃ．，ＳｅｎＰ．，ＫｉｍＣ．Ｊ．，Ｌａｎｇｍｕｉｒ，２０１１，２７，１０３１９ １０３２６［７４］㊀ＣｈｏｕｄｈｕｒｉＪ．Ｒ．，ＶａｎｚｏＤ．，ＭａｄｄｅｎＰ．Ａ．，ＳａｌａｎｎｅＭ．，ＢｒａｔｋｏＤ．，ＬｕｚａｒＡ．，ＡＣＳＮａｎｏ，２０１６，１０，８５３６ ８５４４［７５］㊀ＡｉｎｌａＡ．，ＨａｍｅｄｉＭ．Ｍ．，ＧüｄｅｒＦ．，ＷｈｉｔｅｓｉｄｅｓＧ．Ｍ．，Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．，２０１７，２９，１７０２８９４［７６］㊀ＧｕｐｔａＲ．，ＳｈｅｔｈＤ．Ｍ．，ＢｏｏｎｅＴ．Ｋ．，ＳｅｖｉｌｌａＡ．Ｂ．，ＦｒｅｃｈｅｔｔｅＪ．，Ｌａｎｇｍｕｉｒ，２０１１，２７，１４９２３ １４９２９［７７］㊀ＰｏｌｌａｃｋＭ．Ｇ．，ＦａｉｒＲ．Ｂ．，ＳｈｅｎｄｅｒｏｖＡ．Ｄ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，２０００，７７，１７２５ １７２６［７８］㊀ＧｕＴ．，ＺｈｅｎｇＣ．，ＨｅＦ．，ＺｈａｎｇＹ．，ＫｈａｎＳ．Ａ．，ＨａｔｔｏｎＴ．Ａ．，ＬａｂＣｈｉｐ，２０１８，１８，１３３０ １３４０［７９］㊀ＭｃＨａｌｅＧ．，ＢｒｏｗｎＣ．Ｖ．，ＳａｍｐａｒａＮ．，Ｎａｔ．Ｃｏｍｍｕｎ．，２０１３，４，１６０５［８０］㊀ＴａｂａｓｓｉａｎＲ．，ＯｈＪ．Ｈ．，ＫｉｍＳ．，ＫｉｍＤ．，ＲｙｕＳ．，ＣｈｏＳ．Ｍ．，ＫｏｒａｔｋａｒＮ．，ＯｈＩ．Ｋ．，Ｎａｔ．Ｃｏｍｍｕｎ．，２０１６，７，１３３４５［８１］㊀ＫａｖｏｕｓａｎａｋｉｓＭ．Ｅ．，ＣｈａｍａｋｏｓＮ．Ｔ．，ＥｌｌｉｎａｓＫ．，ＴｓｅｒｅｐｉＡ．，ＧｏｇｏｌｉｄｅｓＥ．，ＰａｐａｔｈａｎａｓｉｏｕＡ．Ｇ．，Ｌａｎｇｍｕｉｒ，２０１８，３４，４１７３ ４１７９［８２］㊀ＮｉｅＪ．，ＲｅｎＺ．，ＳｈａｏＪ．，ＤｅｎｇＣ．，ＸｕＬ．，ＣｈｅｎＸ．，ＬｉＭ．，ＷａｎｇＺ．Ｌ．，ＡＣＳＮａｎｏ，２０１８，１２，１４９１ １４９９［８３］㊀ＣｈｅｎＹ．，ＤｏｓｈｉＮ．，ＧｏｌｄｂｅｒｇＢ．，ＷａｎｇＨ．，ＷｏｏｄＲ．Ｊ．，Ｎａｔ．Ｃｏｍｍｕｎ．，２０１８，９，２４９５［８４］㊀ＺｈａｏＸ．Ｄ．，ＦａｎＨ．Ｍ．，ＬｕｏＪ．，ＤｉｎｇＪ．，ＬｉｕＸ．Ｙ．，ＺｏｕＢ．Ｓ．，ＦｅｎｇＹ．Ｐ．，Ａｄｖ．Ｆｕｎｃｔ．Ｍａｔｅｒ．，２０１１，２１，１８４ １９０［８５］㊀ＷａｎｇＺ．，ＣｉＬ．，ＣｈｅｎＬ．，ＮａｙａｋＳ．，ＡｊａｙａｎＰ．Ｍ．，ＫｏｒａｔｋａｒＮ．，ＮａｎｏＬｅｔｔ．，２００７，７，６９７ ７０２ＲｅｓｅａｒｃｈＡｄｖａｎｃｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＤｒｏｐｌｅｔＭｏｔｉｏｎ†ＤＡＩＨａｏｙｕ１，ＤＯＮＧＺｈｉｃｈａｏ２，ＪＩＡＮＧＬｅｉ２∗（１．ＣＡＳＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＧｒｅｅｎＰｒｉｎｔｉｎｇ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９０，Ｃｈｉｎａ；２．ＣＡＳＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＢｉｏ⁃ｉｎｓｐｉｒｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＩｎｔｅｒｆａｃｉａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＴｅｃｈｎｉｃａｌＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＰｈｙｓｉｃｓａｎｄＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ㊀Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｄｒｏｐｌｅｔｍｏｔｉｏｎｉｓａｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｕｓｉｎｇｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄｔｏｍａｎｉｐｕｌａｔｅｄｒｏｐｌｅｔｍｏｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｈａｓａｔｔｒａｃｔｅｄｍｕｃｈａｔｔｅｎｔｉｏｎｓｄｕｅｔｏｉｔｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｆａｓｔｒｅｓｐｏｎｓｅ，ｈｉｇｈｓｐｅｅｄａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅｐａｔｈｆｏｒｔｈｅｄｒｏｐｌｅｔ．Ｉｔｉｓｏｆｇｒｅａｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｉｎｔｈｅｂａｓｉｃｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｆｉｅｌｄ⁃ｓｔｉｍｕｌｕｓｄｒｏｐｌｅｔｍｏｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｐｒａｃｔｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃｄｅｖｉｃｅｓ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｕｍｍａｒｉｚｅｓｔｈｅｂａｓｉｃｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｃｌａｓｓｉｃｄｒｏｐｌｅｔｍｏｔｉｏｎｄｒｉｖｅｎｂｙｅｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇ，ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔｓｏｆｎｅｗ⁃ｔｙｐｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｄｒｏｐｌｅｔｍｏｔｉｏｎ，ａｎｄｐｒｏｓｐｅｃｔｓｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｒｅｌａｔｅｄｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ㊀Ｄｒｏｐｌｅｔｍｏｔｉｏｎ；Ｗｅｔｔａｂｉｌｉｔｙ；Ｅｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇ；Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃｍａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎ（Ｅｄ．：Ｖ，Ｋ）†ＳｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎ（Ｎｏｓ．２１７０３２７０，２１９８８１０２）．。
专题2 细胞代谢微专题3光合作用与细胞呼吸的影响因素及实验设计1.掌握影响细胞呼吸的4类曲线①不同生物无氧呼吸的产物不同，其直接原因在于催化反应的酶不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同。
②线粒体能分解丙酮酸，但不能分解葡萄糖，葡萄糖需在细胞质基质中分解。
③对于细胞呼吸来说，有H2O生成一定在进行有氧呼吸，有CO2生成一定不是产生乳酸的无氧呼吸。
有酒精生成的一定在进行无氧呼吸，动物细胞无氧呼吸不会产生酒精。
2.掌握影响光合作用因素的3类曲线3.光补偿点、光饱和点的移动(1)光补偿点对应的两种生理状态①整个植株：光合作用强度＝细胞呼吸强度。
②叶肉细胞：光合作用强度>细胞呼吸强度。
(2)B点与C点的变化(注：只有横坐标为自变量，其他条件不变)注：细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。
(3)D点：代表最大光合速率，若增大光照强度或增大CO2浓度使光合速率增大时，D点向右上方移动；反之，移动方向相反。
4.呼吸速率和净光合速率测定的常用方法(1)液滴移动法(气体体积变化法)①在测定了净光合速率和呼吸速率的基础上可计算得出二者之和，即“总光合速率”。
②物理误差的校正：为使实验结果精确，除减少无关变量的干扰外，还应设置对照装置。
对照装置与两装置相比，不同点是用“死亡的绿色植物”代替“绿色植物”，其余均相同。
(2)黑白瓶法“黑白瓶”问题是一类通过净光合作用强度和有氧呼吸强度推算总光合作用强度的试题，题中“黑瓶”不透光，测定的是有氧呼吸量；“白瓶”给予光照，测定的是净光合作用量，可分为有初始值与没有初始值两种情况，规律如下：经典考题重现农作物增产的本质就是充分利用光能，提高植物的光合作用。
下列关于光合作用和细胞呼吸影响因素的表述正确的有①②③。
①在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗，叶片的光合速率会暂时下降。
(2021·湖南卷，7C)②合理控制昼夜温差有利于提高作物产量。
