journal article·2026-06-10

Precision Microspheres Enabled by Interfacial Engineering from Controlled Fabrication to Emerging Applications

Linghu Xiong, Qing Liu, Pei Wang, Guangming Li, Zirui Nie, Yiwen Zhu, Xiaoqing Zhang, Xuyang Wu, Zhenyuan Lu, Ziming Lei, Wei Yuan

ACS Applied Materials & Interfaces· Volume 18· Issue 22
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Abstract

Microspheres are key building blocks for high-precision sensing, drug delivery, and photonic technology. Their performance depends on the regularity and monodispersity. Batch-to-batch consistency is also essential for translation and scale-up. However, precise control over these attributes remains a critical bottleneck because droplet generation and particle solidification are governed by coupled interfacial phenomena and kinetics. Unlike previous reviews that mainly concentrate on synthesis methods, this review highlights the interfacial engineering strategies that affect the formation, evolution, and solidification of droplets. It offers a comparative analysis of both conventional and innovative fabrication techniques regarding their controllability and reproducibility, including chemical synthesis, liquid-solidification, emulsification, and continuous microfluidic fabrication. Additionally, it discusses the sieving and assembly methods that refine particle populations and enable the formation of ordered structures. Finally, this study explores the applications of precision microspheres in flexible electronics, energy storage, micromotors, and clinical applications while discussing future technological challenges and development directions in this field.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Innovative Microfluidic and Catalytic Techniques Innovation · Pickering emulsions and particle stabilization · 3D Printing in Biomedical Research

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

School of Mechanical and Automotive Engineering

South China University of Technology

Funding

National Key Research and Development Program of China · Fundamental Research Funds for the Central Universities

References (100+)

Show source-provided references
1. 10.1002/cjoc.20200013510.1002/cjoc.202000135 ↗
2. 10.1016/j.powtec.2021.04.05810.1016/j.powtec.2021.04.058 ↗
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32. 10.1016/j.biortech.2019.12239910.1016/j.biortech.2019.122399 ↗
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34. 10.1038/s41928-024-01268-z10.1038/s41928-024-01268-z ↗
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47. 10.1016/j.bios.2024.11635710.1016/j.bios.2024.116357 ↗
48. 10.1016/j.nantod.2024.10223810.1016/j.nantod.2024.102238 ↗
49. 10.1038/s41598-024-72315-010.1038/s41598-024-72315-0 ↗
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51. 10.1016/j.cej.2021.13115210.1016/j.cej.2021.131152 ↗
52. 10.3389/fbioe.2023.128137510.3389/fbioe.2023.1281375 ↗
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66. 10.1007/s10971-018-4641-y10.1007/s10971-018-4641-y ↗
67. 10.1016/j.ijbiomac.2024.13392610.1016/j.ijbiomac.2024.133926 ↗
68. 10.1016/j.mtadv.2023.10041510.1016/j.mtadv.2023.100415 ↗
69. 10.1002/jbm.a.3118310.1002/jbm.a.31183 ↗
70. 10.1021/acs.iecr.1c0040710.1021/acs.iecr.1c00407 ↗
71. 10.1038/s41598-020-75503-w10.1038/s41598-020-75503-w ↗
72. 10.1111/jace.1251110.1111/jace.12511 ↗
73. 10.1021/acsami.0c0497010.1021/acsami.0c04970 ↗
74. 10.1061/(ASCE)EY.1943-7897.000076310.1061/(ASCE)EY.1943-7897.0000763 ↗
75. 10.1002/admt.20200027910.1002/admt.202000279 ↗
76. 10.1038/s41467-024-53407-x10.1038/s41467-024-53407-x ↗
77. 10.1002/adpr.20210003610.1002/adpr.202100036 ↗
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93. 10.34133/cbsystems.003610.34133/cbsystems.0036 ↗
94. 10.1021/acs.iecr.5c0450110.1021/acs.iecr.5c04501 ↗
95. 10.1021/acs.analchem.9b0170810.1021/acs.analchem.9b01708 ↗
96. 10.1038/s41563-018-0244-910.1038/s41563-018-0244-9 ↗
97. 10.1088/1758-5090/ac7ad810.1088/1758-5090/ac7ad8 ↗
98. 10.1038/s41586-025-10033-x10.1038/s41586-025-10033-x ↗
99. 10.1002/advs.20230520410.1002/advs.202305204 ↗
100. 10.1002/adfm.20241783610.1002/adfm.202417836 ↗