液体操控，微流控、生物医学、化学检测等领域的核心基本功。但想让液体自发地、高效地只朝一个方向流动，同时完全堵住回流，一直是工程师们的“心头刺”。

虽然科学家从南洋杉叶片、猪笼草等自然界结构中得到启发，设计了不少能实现单向液体运输的表面，但现有方案要么结构固定，无法按需“变道”；要么依赖外部刺激（光、热、磁），操作复杂，难以大规模集成。如何在开放表面上实现可编程、可重组的液体单向自输送，是一个公认的难题。

西南科技大学李国强教授、余家欣研究员与南开大学曹墨源特聘研究员团队，想出了一个类似“乐高积木”的解法。他们设计了一套模块化流体单元（MFUs），通过简单的组装和拆卸，就能像搭积木一样快速构建出任意形状的液体路径，实现可编程的单向液体自输送。

成果于2026年8月25日发表于《先进材料》（Advanced Materials）。

用“乐高”思维搭建液体路径

传统单向液体运输表面是一体化设计，路径刻好了就不能改。团队反其道而行之：先设计出一套基本模块（直行、左转、右转、汇聚），每个模块都是独立的非对称楔形接头结构。这些模块可以像乐高积木一样自由拼接、拆卸、重组，实时编辑液体路径。

自构建“水桥”驱动跨单元传输

液体在单个模块上能够单向流动，但跨模块传输才是关键。研究发现，当液体从一个模块流向另一个模块时，会在楔形接头间隙处自发形成一段悬空的“水桥”。水桥的楔形几何会产生非对称的毛细力——正向推动液体前进，反向则产生钉扎力阻止回流。通过调控楔角、单元间距等参数，可以精确设计水桥的“单向阀”特性。

Figure 1（模块化流体单元设计原理）

性能：可编程、可容错、可拓展

• 路径“即插即用”：直行、左转、右转、汇聚四种模块可组装成任意平面路径（如字母“a”“b”“c”），甚至可以在环形结构中通过更换模块控制液体顺时针或逆时针流动。
• 出色的容错性：模块化设计允许一定的角度偏差和组装误差，提高了实际应用的鲁棒性。
• 多场景适配：系统可搭载多个模块单元并行工作，适用于微流控芯片、生化反应器、即时检测等场景。

Figure 2

论文信息：A Scalable, Robust, and Bioinspired Liquid Diode for Ultrafast Unidirectional Absorption，Advanced Materials，2026，

DOI: 10.1002/adma.74548

总结：

模块化流体单元（MFUs）的设计→楔形接头自构建“水桥”产生非对称毛细力→实现可编程、可重组、可容错的单向液体自输送→为智能微流控系统提供“乐高式”构筑方案。