微结构阵列因其在柔性电子、光学器件与生物传感等领域的广泛应用而备受关注，但传统制备往往依赖光刻等高成本、流程复杂的工艺，且图案更新与功能重构能力有限。
近日，西安交通大学机械工程学院王莉团队在荷电微液滴可控沉积与微结构阵列可重构制造方面取得新进展。研究团队提出一种基于残留电荷诱导电场调控的荷电液滴选择性沉积方法（Selective Deposition of Charged Droplets via Residual-Charge-Induced Electric Field Control, SDREC），实现了微结构阵列的可编程图案化构建与“擦除—重写”式可逆制造。
图1 论文信息
研究团队针对静电雾化/电流体沉积过程中“残留电荷会扰动后续液滴轨迹、影响沉积精度”的共性难题，反向利用残留电荷对局部电场的调制作用：通过电极图案与电场边界条件设计，使带电微液滴在飞行与落点阶段受到可控的电场牵引/排斥，实现对“该落在哪里、落多少、落成什么形貌”的选择性调控，从而将原本不利于成形的残留电荷效应转化为“可编程图案化”的关键驱动力。
图2 SDREC工作原理示意图
在实验验证中，团队在蚕丝蛋白表面实现了高分辨率图案化微结构阵列制备：选择性沉积形成的蜂窝状多孔微结构可复现校徽等复杂图形；同时通过线阵列分辨率测试，图案特征宽度可从毫米级进一步推进至20 µm量级，为高精度、低成本的微结构制造提供了新路径。
图3 基于SDREC的图案化微结构制备
作为概念验证，研究团队构建了可编程5×5像素阵列，并展示了图案的擦除与重写能力：图案不再一次成型、不可更改，而是可以在同一基底上进行多次更新与重构。
图4 图形化微结构的可编程、可擦除、可重写制备
在可重构制造之外，该工作进一步将图案化微结构阵列转移至形状记忆聚合物上，实现了信息存储以及光学加密/解密展示。这为微结构阵列从“形貌构建”拓展到“信息功能器件”提供了新的应用方向，面向柔性光学防伪、可穿戴信息载体等场景具有潜在价值。
图5 利用图形化微结构阵列进行信息存储和加密
面向器件化应用，研究团队还在图案区域预沉积银纳米颗粒，并在此基础上实现了银电极的构建，展示了SDREC在“结构—功能”一体化制造中的拓展潜力，为柔性电子与图案化电极制备提供了新思路。
图6 图形化银电极制备
该研究为面向柔性电子、光学调控与生物传感等应用的高精度微结构阵列制造提供了具备重构能力的新型工艺思路：在避免复杂掩膜与多步光刻的同时，通过电场与残留电荷的协同调控实现图案快速迭代与功能扩展，为快速构建高精度微结构器件提供了可借鉴的技术路线。
