已有了相当长的发展历史，为实现应用提供了丰富的材料选择。在此基础上，如果能实现传统膜材料功能和性能的全面提升，将极大地扩展现在膜材料的应用范围。向自然学习是新材料和新体系发展的永恒主题。
不同于传统固体多孔膜、液膜的概念，液体门控技术是指微尺度孔道利用毛细力作用，将液体稳定地填充在孔道内部，在一定压力下迅速开启，在膜材料孔道内壁形成有液体层的通路，并具有可逆调控性。其液体层可为液体门控膜材料提供动态分子级平整的界面，因此具有优异的抗污与节能性质，有助于解决与膜科学相关领域的重大科学与应用问题。
然而，液体门控技术的发展仍处于早期阶段，其发展仍旧面临较大挑战，比如单一的压力驱动难以应对复杂的流体控制场景。
因此在压力驱动的基础上，探索多元化的外场控制，如光场、电场、磁场、热场等，进一步扩大液体门控的应用场景就显得尤为重要。对于多元化的外场控制，光控具有灵活的非接触式控制和高时空分辨率的固有优势，主要包括光物理和光化学机制，二者具有各自的优势和相对的应用场景。
对于气体阀门来说，以一种安全且稳定的方式精准无接触地控制气体流动是至关重要的，因为它需要保证各类气体参与过程的可行性和稳定性，如天然气开采，发酵，多相分离，软体机器人及诸多其他领域。
但是气体阀门的改进依旧面临很大的挑战，特别是对于气体在指定位置的稳定输送，这通常依赖基于外部能量输入的复杂自动化控制系统。此外，许多气体传输系统都需要稳定无干扰的单场刺激来实现安全精确的流体控制。
因此，响应于局部单一物理刺激的光化学反应，在稳定精确的非接触气流控制方面显示出了极大的优势。
鉴于此，厦门大学化学化工学院与物理科学与技术学院双聘教授侯旭所带领的研发团队发展了一种全新的非热效应紫外光响应液体门控技术，实现了具有抗腐蚀性能的精准光控气体阀门(light-responsive and corrosion-resistant gas valve, LCGV)应用，有望应用于多领域微流控体系中非接触式、精确的气体反应控制(图1)。
为了实现合理精确的光响应固-液界面设计，本文利用偶氮苯基分子光开关的光异构化来调节金属多孔膜与门控液体之间的固-液相互作用，构筑基于光响应液体门控技术的抗腐蚀精准光控气体阀门(LCGV)，在紫外光作用下，LCGV阀门可以在无热干扰的情况下调节传输气体所的过膜临界压强，对其进行可逆的开关控制。
在液体门控体系中，临界压力阈值，即气体克服固体膜孔道对门控液体毛细作用所需要的力。如图2所示，气体必须使门控液体界面变形才能进入固体膜孔道。由于没有紫外照射时多孔膜表面修饰的反式分子光开关与非极性门控液体的固-液相互作用较强，气体过膜临界压强较高，在恒定压力ΔP下气体无法排开门控液体通过多孔膜。而在紫外光作用下，分子光开关由反式转变为顺式，固-液相互作用减弱，在ΔP驱动下，气体通过多孔膜并形成具有液体内衬的通道。此外，由于毛细作用能够使液体重构填充孔道而非将其排出，因此膜孔道会随着光异构的转变重新闭合，进而实现气体输运的动态可逆调节。
在腐蚀实验中，使腐蚀性气体分别通过没有门控液的不锈钢网(SSM)和LCGV一段时间。与SSM的快速剧烈腐蚀相比，LCGV体系由于门控液具有化学惰性，防止腐蚀气体与金属膜接触，即使在强制通过腐蚀气体1小时后，LCGV仍具有良好的化学耐腐蚀性。
在光控气体输运应用中，LCGV实现了恒压作用下位置精准的气体触发显色反应(图4)。一般来说，大多数涉及气体参与的化学反应都伴随着体系压强的变化。但不稳定的压强条件会影响反应的稳定性、产率甚至安全性。LCGV可在恒压条件下灵活精确地控制气体传输，保证了气体反应的稳定、安全、有效。
本文基于材料界面物理化学设计，开发了一种全新的非热效应紫外光响应液体门控技术，实现了具有抗腐蚀性能的精准光控气体阀门(LCGV)应用。
由于门控液体的保护，该气体阀门具有优异的抗腐蚀性能。此外，结合紫外光非接触调控以及高时空分辨率的固有优势，该气体阀门实现了稳态压力下无热干扰的精准光控气体传输，表明了这种新型气阀在诸多领域中的应用潜力，例如微流控体系中的气体反应控制，软体机器人等等。
本文第一作者为厦门大学化学化工学院博士后陈柏屹，化学化工学院硕士生张荣荣为共同第一作者，通讯作者为厦门大学化学化工学院及物理科学与技术学院双聘教授侯旭。
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