近日，深圳大学医学部生物医学工程学院张会生教授团队孔湉湉博士在国际知名期刊《美国科学院院报》（Proceedings of the National Academy of Sciences, PNAS，影响因子 9.6）上以研究长文形式在线发表了题为“Dynamic regimes of electrified liquid filaments”的原创研究成果，揭示了带电射流的多种不稳定性现象的联系和底层机理，并通过理论模型和尺度分析得到了带电射流各流态之间动态联系的相图。论文的第一作者和共同通讯作者为孔湉湉博士，普林斯顿大学的Howard A. Stone教授和香港大学岑浩璋教授为共同通讯作者，深圳大学为第一作者及通讯作者单位。

粘性液体的Coiling instability（卷绳不稳定性）和静电纺丝中的Whipping instability（鞭动不稳定性）是生活和科研中经常碰到的两种流体力学的现象，但因为这两种不稳定性从来没有在同一个体系中同时被观测到，所以关于这两种现象之间的相似性和联系很模糊，学术界一直存在争争议。该研究利用低界面张力系统首次在实验中同时观察到静电纺丝中的鞭动不稳定性与粘性流体的卷绳不稳定性，由此对带电射流的多种不稳定性进行了系统表征和理论模型的深入研究，阐明了这两种不稳定性的区别和联系，并总结了带电射流尺寸与复杂流体的物性参数和实验控制参数的定量关系，以及由此可产生的多种动态模式。

该研究展示的电射流丰富的流态可用来拓展电射流打印的复杂度与多样性，对电射流动态过程的机理研究为控制打印沉积的微结构和形貌提供了基础，也是优化设计打印墨水材料性质参数的重要理论依据，对新一代柔性电子和先进制造技术有重要应用价值。这项工作得到国家自然科学基金青年基金、深圳市基础研究项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1073/pnas.1801053115