微流控技術已在材料、化學、生物等諸多領域得到了廣泛應用，可以在微通道中產生并控制液體層流。利用微流控層流，科學家實現了多種先進聚合物薄膜的可控制備。這些聚合物薄膜對可穿戴設備、電子皮膚、柔性電池等新興領域的發展具有重要意義。基于此，武漢理工大學張鵬超教授團隊提出基于微流控層流的先進聚合物薄膜制備新策略，旨在將微流控技術與材料、柔性電子等領域交叉融合，促進先進聚合物薄膜的發展及其在柔性電子等戰略新興領域中的應用。相關研究成果以“Developing advanced polymer films based on microfluidic laminar flow”為題發表在Giant期刊上。

先進聚合物薄膜是如可穿戴設備、電子皮膚、柔性電池等柔性電子器件的重要組成部分。而柔性電子器件的快速發展對先進聚合物薄膜提出了越來越高的要求，如超薄、多層、異質結構等。然而，傳統方法無法有效構筑這類先進聚合物薄膜。因此，亟需發展一種聚合物薄膜制備新技術以滿足上述重大需求。微流控技術可以在微尺度上產生并控制液體層流，為先進聚合物薄膜的發展及其規模化生產提供了新的可能，這將促進柔性電子產業的蓬勃發展。

通過合理設計微流控通道，即可在微流控芯片中產生并在微米尺度上精準操縱液體層流。在層流作用下，液體可以在微流控通道內并行流動，即使多個互溶性流體平行交匯，相鄰流體之間也不會發生混合。通過固化或界面聚合的方式即可以將微流控層流轉變為先進聚合物薄膜。

圖1 利用微流控層流制備先進聚合物薄膜策略示意圖

如圖1所示，將單個微通道內的層流定義為單通道微流控層流。單通道微流控層流可以通過適當的成膜方法（如離子交聯、光聚合等）制備單層均質或異質聚合物薄膜（圖2）。重要的是，利用光聚合和合適的掩膜版，可以獲得圖案化聚合物薄膜。此外，通過調節微流控通道的厚度和寬度，可以很容易地調控聚合物薄膜的厚度和寬度。

圖2 利用單通道微流控層流制備聚合物薄膜

兩個或多個單通道微流控層流平行堆積可以形成雙通道或多通道微流控層流。雙通道微流控層流可以形成穩定的液/液界面。因此，可以通過界面聚合制備聚合物薄膜。利用多通道微流控層流，流體在微通道內不斷地分流-混合，可以形成連續的且互不干擾的濃度或組分梯度，通過固化層流可以制備異質聚合物薄膜（圖3）。

圖3 利用多通道微流控層流制備異質聚合物薄膜

此外，可以通過垂直組裝兩個或多個單通道微流控層流形成雙層或多層微流控層流。多層微流控層流固化后可獲得多層聚合物薄膜（圖4）。

圖4 利用多層微流控層流制備多層聚合物薄膜

利用可控的微流控層流，可以連續、簡便地大規模制備先進聚合物薄膜。利用多通道、多層微流控層流技術可以制備異質或多層的聚合物薄膜。但是，目前報道的利用微流控層流制備的聚合物薄膜多為水凝膠薄膜，而其他種類的聚合物薄膜的相關文獻報道較少。因此，利用微流控層流技術探索其他功能性先進聚合物薄膜的開發和應用是該領域未來研究的重點。

審核編輯：劉清