Funkčné kvapaliny sú novou triedou materiálov obliehaných špecifickými fyzikálno -chemickými vlastnosťami prostredníctvom molekulárneho dizajnu alebo manipulácie s kompozíciou. Ich štrukturálne charakteristiky priamo určujú ich výkon v energii, mikrofluidoch, biomedicíne a ďalších oblastiach. Z mikroskopického hľadiska je možné štruktúru funkčných kvapalín rozdeliť na tri hladiny: molekulárne, nanomateriály a makroskopické agregáty. Každá úroveň pracuje synergicky na dosiahnutí konkrétnych funkcií.
V molekulárnej mierke sú funkčné kvapaliny typicky zložené z molekúl alebo iónov modifikovaných funkčnými skupinami. Napríklad iónové kvapaliny dosahujú nízku volatilitu, vysokú tepelnú stabilitu a laditeľnú polaritu prostredníctvom špecifických kombinácií aniónov a katiónov. Responzívne kvapaliny obsahujú foto -, teplo - alebo pH - citlivé skupiny, čo umožňuje ich štruktúre dynamicky meniť v reakcii na externé stimuly. V nanomateriále funkčné kvapaliny často tvoria kompozitné systémy rozptyľovaním nanočastíc (ako sú grafén a kvantové bodky). Povrchové účinky nanočastíc kombinovaných s tekutosťou kvapaliny môžu produkovať jedinečné katalytické, prenosové alebo optické vlastnosti. Na makroskopickej úrovni vykazuje štruktúra funkčných kvapalín anizotropiu alebo distribúciu gradientu. Napríklad strih - riedenie tekutín, zapletením molekulárneho reťazca, kontrolnej viskoelasticity a používajú sa na tlmenie alebo mikrofluidné čipy.
Štrukturálna manipulácia je jadrom dizajnu funkčnej kvapaliny. Simulácie molekulárnej dynamiky môžu predpovedať interakcie rôznych štrukturálnych jednotiek, zatiaľ čo experimentálne metódy, ako je jadrová magnetická rezonancia (NMR) a x - rozptyl lúčov, môžu analyzovať ich mikroskopické usporiadania. V budúcnosti sa s vývojom inteligentných materiálov a biomimetík tekuté štruktúry s pokročilými funkciami, ako je napríklad Self - uzdravenie a tvarová pamäť, sa stane zameraním na výskum, čo vedie k prielomom v technológiách, ako je flexibilná elektronika a inteligentné snímanie. Štrukturálne inovácie vo funkčných kvapalinách nielen rozširujú hranice materiálovej vedy, ale tiež poskytujú nové prístupy k riešeniu výziev, ako sú energetická účinnosť a manipulácia s mikroplnkami.
