附錄 軟物質(zhì)引用：DOI：10.1039/c2sm26286jwww.rsc.org/softmatter (www.rsc.org/ softmatter)微流控智能電敏滴回顧：2012年6月4日收到， 2012年8月26日接受DOI：10.1039/c2sm26286j我們給液滴微流控技術(shù)的一個(gè)簡(jiǎn)短的回顧，重點(diǎn)對(duì)''''聰明滴，這是基于上，可以積極地控制并通過外部刺激如壓力操縱的材料，溫度，pH，和電場(chǎng)或者磁場(chǎng)特別是，重點(diǎn)是產(chǎn)生和操縱這是基于巨電流變流體（GERF）液滴我們?cè)敿?xì)說明編制及GERF，相關(guān)微流控芯片的格式，以及特色產(chǎn)生和使用GERF如任一小滴或載體流體液滴的控制一個(gè)重要的應(yīng)用GERF液滴，在實(shí)現(xiàn)第一個(gè)通用微流控邏輯裝置可以執(zhí)行16布爾邏輯運(yùn)算，詳述1.引言在80年代后期，??在對(duì)固體第五屆國(guó)際會(huì)議 國(guó)家傳感器和執(zhí)行器，曼茨和合作者先進(jìn) 的“總化學(xué)分析系統(tǒng)程式（MTA）'的概念1的強(qiáng)調(diào)微型器件在化學(xué)的重要性，并 生物測(cè)試隨后，這個(gè)一般概念催生了 調(diào)查與描述性詞語，如多元化的領(lǐng)域“微流控技術(shù)”，“生物微機(jī)電系統(tǒng)”，“實(shí)驗(yàn)室在單芯片”等微流體， 尤其是有關(guān)涉及運(yùn)輸?shù)男聦W(xué)科現(xiàn)象和基于流體的裝置在微米尺度。

在過去的 幾十年來，這個(gè)地區(qū)經(jīng)歷了爆炸式的發(fā)展，服務(wù)作為共同的平臺(tái)，工程師，物理學(xué)家，化學(xué)家，生物學(xué)家和其他人可以進(jìn)行交互和創(chuàng)新上的研究方向和應(yīng)用范圍浩大從傳感器，化學(xué)/生物合成，微反應(yīng)器，以藥物發(fā)現(xiàn)和點(diǎn)關(guān)心（POC）診斷.1-3微流控技術(shù)已受聘于發(fā)展噴墨打印頭，4個(gè)實(shí)驗(yàn)室在一個(gè)芯片技術(shù)，5微型熱技術(shù)，6等有巨大潛力的微流體將使多個(gè)步驟的復(fù)雜的整合分析程序，微到納升消費(fèi)試劑/樣本，以及進(jìn)行所有的承諾與可移植性.7-9流程目前，微流體技術(shù)有兩種不同的 方法：連續(xù)流微流體和微流體液滴都有自己的特點(diǎn)和應(yīng)用連續(xù)流微流控技術(shù)更成熟，滴 微流體從其獨(dú)特的獲得認(rèn)可和控制連續(xù)流動(dòng)設(shè)備提供流微調(diào)控制 的特性，其比例最多是一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)榈拇笮缀醭示€性平行通道的數(shù)量在 相反，液滴的基于微流體，其中有大量的 反應(yīng)可以在平行而不必增加運(yùn)行的裝置規(guī)模和復(fù)雜性，吸引了越來越多的興趣愛好者.10化學(xué)反應(yīng)和生物測(cè)試可以獨(dú)立成微小的液滴從納米到微微升的大小這可以作為小滴基礎(chǔ)上具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)microfluidics.11，12下面我們進(jìn)一步闡述了這一點(diǎn)物理，科學(xué)香港大學(xué)和技術(shù)，清水灣，九龍，香港，中國(guó)電子郵箱： phwen@ust.hk先進(jìn)的研究，科學(xué)的香港大學(xué)和技術(shù)，清水灣，九龍，香港，中國(guó)。

電子郵箱：sheng@ust.hk 吳金波的研究興趣主要集中在液滴型微流體，生物芯片PCR和表面改性與 圖案衛(wèi)嘉的主要研究 興趣包括軟凝聚態(tài) 凝聚態(tài)物理，電流變 （ER）和磁（MR）液， 布局和結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換，微和納米流體控制，微球和納米捏造， 薄膜物理，帶隙材料，超材料和非線性光學(xué)材料 以液滴的形式，試劑在精確輸送離散量，可作為血管的試劑，從而實(shí)現(xiàn)了單細(xì)胞操縱生物testing11 ， 13,14和高通量化學(xué)reactions.1 ， 15它提供了一個(gè)有前途的途徑，空間和時(shí)間分辨化學(xué)，其中1可用于便宜的和潛在改進(jìn)的測(cè)量動(dòng)力學(xué)和結(jié)合常數(shù)，以及測(cè)量多組分的相和反應(yīng)圖解的各方面systems.16 ， 17混合液滴的試劑已被證明是在幾毫秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)，因此多步化學(xué)反應(yīng)通過微流體液滴已被證明是possible.18液滴的微流體的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是該試劑/化學(xué)/顆粒/細(xì)胞中的每個(gè)液滴是很好的隔離，從而減少固體墻和潛在的污染接觸液滴的微流體芯片更趨于多功能，用一個(gè)簡(jiǎn)單和小型化的結(jié)構(gòu)目前，液滴微流體不僅在DNA和蛋白質(zhì)分析應(yīng)用19-23 immunoassay24和化學(xué)， 25,26 ，但也一直發(fā)現(xiàn)在某些物理測(cè)量， 27是不可或缺的液滴和氣泡的邏輯， 28以及臨床applications.29 ， 30 液滴微流控涉及的產(chǎn)生，檢測(cè)和 操作里面microdevices.18不連續(xù)的水滴，31在 接下來，我們?cè)谡{(diào)查第二節(jié)為代方法 和操縱液滴。

在第三節(jié)的重點(diǎn)是 這是基于巨電流的''''聰明滴流體（GERF）特別是，在制備智能液滴，相關(guān)微流控芯片設(shè)計(jì)，并且 機(jī)動(dòng)和智能墨滴的控制詳述部分四，介紹了智能電敏的一個(gè)重要應(yīng)用在實(shí)現(xiàn)微流控邏輯門飛沫最終可以使之在自立運(yùn)行微流控芯片只需極少的外部控制我們結(jié)論在第五節(jié)與言論有關(guān)的潛在未來發(fā)展盛平是香港科技大學(xué)威廉教授納米科學(xué)的博士生 他的研究興趣在復(fù)雜的領(lǐng)域流體，流體動(dòng)力學(xué)邊界的條件下，電流變流體，光子與聲子材料， 和碳納米管超導(dǎo)性二．液滴生成和操作2.1液滴生成液滴微流控系統(tǒng)的特殊效用在于形成均勻的液滴和顆粒固有的這種 系統(tǒng)，以及最重要的，是的精確控制尺寸，形狀和液滴的單分散性微流控流動(dòng)聚焦（MFF）的方法通常是在液滴/氣泡用形成，32,33雙乳液的生成,34-36多功能顆粒和microbeads.37韋茨的研究小組已經(jīng)開發(fā)出新穎，輕便，并采用玻璃毛細(xì)管的可擴(kuò)展技術(shù)生產(chǎn)單，雙，和高階單分散乳液具有卓越的精度這些乳液是一種有用的各種各樣的應(yīng)用范圍從微粒制造（多層，多核或非球面），以囊泡的形成和化學(xué)合成的高通量篩選，其中每個(gè) 液滴供應(yīng)來封裝單個(gè)細(xì)胞，基因，或反應(yīng)物另一種基于幾何的產(chǎn)生方法使用的丁字路口構(gòu)，其中兩種不混溶流體被帶到在一起。

基礎(chǔ)研究到這種方法已經(jīng)被進(jìn)行地震的研究小組，41韋茨的group42others.43許多活躍發(fā)電控制方法已經(jīng)被開發(fā)出來，如誤吸，44外力，45聲波，46電解，高電壓47脈沖和熱毛細(xì)2.2液滴操控不同于連續(xù)微流體，液滴微流體系統(tǒng)讓液滴的獨(dú)立控制，使產(chǎn)生的飛沫可以單獨(dú)拆分，混合，運(yùn)輸和分析50液滴操作可以包括核裂變，聚變，排序，混合增強(qiáng)和檢測(cè)無論是被動(dòng)和主動(dòng)方法已被用在液滴操作2.2.1被動(dòng)操作 被動(dòng)的方法通常依賴上的信道結(jié)構(gòu)，可以在二維或三維通道樹枝或障礙物的目的是創(chuàng)造一個(gè)剪切力分裂droplets.51 -53當(dāng)液滴被壓入到分路結(jié)，分支可以拉對(duì)液滴，使其斷裂成兩個(gè)，或?qū)ΨQ或不對(duì)稱在這些設(shè)計(jì)，液滴裂變可通過流量控制融合液滴通常是通過將兩個(gè)或更多個(gè)液滴進(jìn)行接近彼此，直到流體形式的薄膜時(shí)，在連接為此目的設(shè)計(jì)的interface.54通道的幾何形狀可以包括側(cè)通道地漏之間的連續(xù)相droplets.51 ，液滴內(nèi)55混合是另一個(gè)重要的問題液滴微流控在液滴觸及的每一半的通道壁，等于重新循環(huán)流可以生成從而在液滴的每一半流體充分混合但兩半保持每個(gè)other.49被動(dòng)混合液滴分離通常由一個(gè)彎彎曲曲的通道折疊，伸展和重新調(diào)整增強(qiáng)該droplets.16 ， 17被動(dòng)液滴的排序往往取決于液滴尺寸。

通道的幾何形狀和分支機(jī)構(gòu)可仔細(xì)設(shè)計(jì)用于區(qū)分大小differences.56被動(dòng)運(yùn)輸單個(gè)液滴的控制注意到仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)2.2.2主動(dòng)操縱 許多主動(dòng)控制方法有已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，例如通過流體靜力學(xué)壓力， 57溫度平盛梯度， 58熱膨脹， 59光學(xué)電有關(guān)的包括靜電， 66電效應(yīng)，其中，上電潤(rùn)濕電介質(zhì)（ EWOD ） 69,74,75已被證明是非常有效的切割，合并，創(chuàng)建和運(yùn)輸液滴這樣一個(gè)類型的技術(shù)已被表示為數(shù)字微流體（ DMF ） ，如此命名是因?yàn)樗奈⒄{(diào)'' ''數(shù)字化控制液滴所有的液滴操作，配藥，移動(dòng)，分裂和合并，通過使用EWOD驅(qū)動(dòng)進(jìn)行的液滴運(yùn)動(dòng)，與外部定義的每一個(gè)步驟控制與此相反，對(duì)于智能液滴邏輯門描述下面，邏輯運(yùn)算都是通過互動(dòng)液滴中，這大大簡(jiǎn)化了為控制必要的用于實(shí)現(xiàn)邏輯操作2.3智能墨滴聰明滴基于智能或智能材料可以對(duì)外界刺激如壓力，溫度，pH響應(yīng)， 和電場(chǎng)或磁場(chǎng)field.76相對(duì)于傳統(tǒng)的液滴中，智能的生成和操作液滴可以更容易地通過外部刺激以控制積極的態(tài)度至目前為止，幾種智能（響應(yīng)）液滴已經(jīng)根據(jù)其響應(yīng)于外部報(bào)告和分類控制 （1）熱響應(yīng)液滴通過將二氧化鈦納米particles77或其他材料，如wax78成液滴，流體液滴的表面張力或粘度可以使是溫度依賴的。

特別是，塞弗特等和Shah等人已經(jīng)形成溫敏智能微凝膠從大分子前體膠囊和證明他們的實(shí)用程序，用于封裝和控釋應(yīng)用79,80 （2）對(duì)pH值敏感的液滴 Khan等制作涂有pH敏感的聚合物水凝膠的智能乳劑其表面電荷性質(zhì)可以通過外部pH值來改變value.81 ， 82 （ 3 ）光響應(yīng)液滴 Matsumoto等人成功開發(fā)出光響應(yīng)凝膠液滴可在紫外光exposure.83轉(zhuǎn)化為溶膠狀態(tài)（ 4 ）磁響應(yīng)水滴如鐵磁流體液滴鐵磁流體液滴可致動(dòng)的磁場(chǎng)中，通過改變其磁流變properties.84 ， 85也可以在所述致動(dòng)使用泵或valve86并已由Nguyen.87評(píng)論（5）電響應(yīng)水滴如電流變液液滴通過采用巨電流變液（ GERF ） ， 88全系列芯片嵌入式軟valves89 ， 90和中流體為基礎(chǔ)的自動(dòng)智能系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)下面我們專注于GERF作為智能有利的材料液滴相比，所有其他智能液滴，電敏智能墨滴提供的不僅是優(yōu)勢(shì)對(duì)自己的'智能' ，但也可以用于控制其他類型的的液滴這一點(diǎn)下面將詳細(xì)進(jìn)行進(jìn)一步的討論表1總結(jié)，以圖形的方式，將5類型的智能 上述液滴表1 插圖的5種智能墨滴的 （1）液滴的大小 隨著溫度（2）所述的液滴是正 被控在pH?4，而它原來的中性pH值?兩個(gè)9.91（3）外殼 液滴，在紫外光照射下，變成溶膠狀態(tài)的凝膠狀態(tài)， 和兩個(gè)液滴融合成one.83（4）磁性顆粒懸浮在當(dāng)磁場(chǎng)是applied.86（5）介電液滴形式鏈 顆粒懸浮在液滴形式鏈時(shí)受到電領(lǐng)域。

聰明滴舉例（1）熱響應(yīng)滴（2）對(duì)pH值敏感滴 （3） 光響應(yīng)滴（4）磁敏感滴（5）電響應(yīng)滴電流變流體（ ERF）是一種智能材料其包括介電粒子懸浮在絕緣oil.92由于在固體之間的介電常數(shù)的對(duì)比度粒子和分散液，固體顆粒被極化根據(jù)施加的電場(chǎng)，從而導(dǎo)致誘導(dǎo)偶極時(shí)刻（圖1） 所得到的偶極 - 偶極相互作用和最小化的要求支配，該粒子將聚集形成柱沿外加電場(chǎng)方向這結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，它可以發(fā)生在幾毫秒內(nèi)，導(dǎo)致電流變液表現(xiàn)出粘度增加，甚至固體狀的行為，即維持能力的剪切stress93 -101（圖1） ERF可以作為電 - 機(jī)械接口，并且加上傳感器時(shí)，觸發(fā)時(shí)間和幅度所施加的電場(chǎng)，它可以呈現(xiàn)許多設(shè)備，如電腦配件，閥門，風(fēng)門等人，成為活躍的機(jī)械能夠應(yīng)對(duì)環(huán)境變化的元素- 因此智能流體的外延然而，盡管有在設(shè)想不同的應(yīng)用，實(shí)際廣泛的興趣實(shí)現(xiàn)這些有用的潛力已經(jīng)阻礙了不足的ER效應(yīng)展出由傳統(tǒng)的ERF 相當(dāng)大的改進(jìn)工作已經(jīng)進(jìn)入準(zhǔn)備另類懸浮顆粒,102- 104 ，但無明顯的效果一個(gè)突破是在2003年實(shí)現(xiàn)（參見88）與發(fā)現(xiàn)巨型流體（GER??F），包括尿素包衣草酸氧鈦鋇的納米顆粒懸浮在硅油該GER效果代表從不同的范式因?yàn)樗腔诜肿觽鹘y(tǒng)的ER機(jī)制偶極子，而不是誘導(dǎo)偶極的。

它提供了一個(gè)顯著effect.88在一個(gè)適度的電場(chǎng)，GERF可以改造成各向異性的固體，具有的數(shù)量級(jí)上的屈服應(yīng)力 100-300千帕，在4千伏毫米？1的電場(chǎng)這些流變變異可以發(fā)生在10毫秒內(nèi)和是可逆的當(dāng)該字段被刪除有了這樣的顯著特點(diǎn)，一范圍的設(shè)備applications88 ,105-108，以及微流控微閥，微泵，具有很強(qiáng)的可操作性等，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)在下文中，我們?cè)敿?xì)GERF的生成過程液滴和流和液滴列車操作，可以是實(shí)現(xiàn)的在與使用的Ag-PDMS的結(jié)合復(fù)合材料作為導(dǎo)電線和微流體通道作為的電氣電路的電容/電阻部分，它表明邏輯功能可實(shí)現(xiàn)對(duì)微流控芯片，通過該GERF液滴的非線性電流響應(yīng)介電微球的下一個(gè)1的構(gòu)造演化增強(qiáng)的電場(chǎng)從左至右依次為：無場(chǎng)，一個(gè)溫和的字段和強(qiáng)場(chǎng)三．GERF的智能墨滴3.1 GERF組成及特點(diǎn)用于在微流體的上下文中使用的GERF，它是要避免硅油，傳統(tǒng)的吸收 懸浮。