一、导读

基于电流体动力学的微纳喷射制造技术以其低准入特性、技术普适性及可持续性优势，成为微纳功能器件高效成型、精确制备及集成制造的重要低碳手段。然而，工艺参数强耦合及喷射界面复杂波动导致射流行为按需调控困难，限制了微纳器件的优化成型及高性能应用。

近日，福建省太赫兹功能器件与智能传感重点实验室作为第一单位，联合美国加州大学伯克利分校传感器与执行器研究中心等单位，在国际知名期刊《Nature Communications》（中科院1区TOP，IF:15.7）发表了题为“Semi-transparent and eco-friendly face masks for PM0.3 filtration via biomimetic-fractal nanofibers”的论文，创新性地揭示了荷电流体界面波动的偶极诱导各向异性拉伸-撕裂机制，从而实现30纳米仿生分形纤维的环保化按需制造及超细颗粒物高效过滤应用，为太赫兹微纳功能器件可控成型及优化制造提供绿色技术范式，也为太赫兹智能传感与诊断建立扎实的应用基础。

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-71413-z

实验室邵尊桂老师是该研究的第一作者，2025级硕士研究生刘永奎是该研究的学生第一作者，实验室主任钟舜聪教授、厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院郑高峰教授、加州大学伯克利分校机械工程系杰出教授/传感器与执行器研究中心主任林立伟是该研究的共同通讯作者。

二、内容简介

研究提出了偶极作用下的电流体动力射流调控机制，成功实现了纯玉米醇溶蛋白溶液的仿生纳米制造，在纳米纤维少量沉积的情况下，集成了超细颗粒过滤、高通量透气排湿及可见光通过等功能。这不仅有助于舒适、高效、交互便捷的个人防护，更提供了高性能及可再加工能力解耦的新范式，极大助力可持续发展。

图1 偶极作用下的电流体动力射流调控机制及仿生分形纳米纤维特性

通过空间映射正交分析法，揭示工艺参数-射流行为-纤维形貌相互作用规律，结合仿真模型提出射流劈裂行为的界面波动诱导关键现象及其偶极作用机制。

图2 电流体动力射流行为仿真结果

随后，建立了严格的变量控制分析方法，通过观察射流时空分布行为，验证劈裂行为的波动点形成及其各向异性拉伸-撕裂演化规律，从而阐明了射流劈裂的偶极作用诱导机制，进一步拓展揭示了偶极作用诱导的射流无力、带状拉伸等广泛衍生行为，为可控微纳制造及生物基材料高精度按需成型提供了有力支撑。

图3 电流体动力射流行为演化实验分析

三、总结

本研究揭示了电流体动力微纳喷射制造高效调控的偶极作用机制，为按需微纳制造及高性能、多功能器件高效成型提供了关键理论基础和应用支撑。研究得到了国家自然科学基金、福建省自然科学基金等项目的资助。未来，团队将重点发展电流体动力按需微纳制造技术及其在太赫兹智能传感与功能器件高性能应用策略等方面的研究，为实验室建设国际领先水平的创新型应用基础研究中心提供有力支持。