复合材料的性能高度依赖前驱体溶液中金属离子、有机单体、交联剂、分散助剂的配比精度，前驱体组分微小波动，会直接造成产物晶粒尺寸、孔隙结构、元素掺杂比例发生显著变化，最终导致材料催化、吸附、介电等性能离散度增大。在传统实验室研发模式中，复合材料前驱体配制普遍依靠移液枪、量筒人工完成多试剂移取、混合、梯度配比，当开展多变量平行对照实验、掺杂比例梯度筛选实验时，样品数量多、操作步骤繁琐，长时间人工操作会引入系统误差与随机误差，不同操作人员之间实验结果可比性差，同时大量重复性配液工作占用科研人员大量时间，拖慢新材料筛选周期。
随着材料化学向高通量研发模式发展，自动化液体处理设备逐步引入材料合成前处理环节。博清生物科技（南京）有限公司研发的自动分液系统原本广泛应用于生命科学领域高通量加样工作，其精准的体积控制、可编程分液流程、多容器适配能力，同样可适配化学与材料科学领域复合材料前驱体的配制场景，可完成金属盐母液、有机溶剂、交联剂、表面改性剂等试剂的定量分配与梯度配制，解决传统人工配液的痛点，助力复合材料配方快速迭代优化。
一、实验部分
（一）仪器与试剂
1、实验仪器：博清生物自动分液系统，分液体积区间 1‑2000 μL，分液精度≤1.5%，支持流速可调，具备管路自动清洗、防回吸污染功能，兼容 96 孔深孔板、反应管等多种接收容器，可软件预设多试剂体积、分液顺序、分液速率，实现无人值守程序化运行；电子分析天平；恒温磁力搅拌器；超声清洗仪。
2、实验试剂：硝酸铋、钛酸四丁酯、硝酸铁等金属盐前驱体；N,N‑二甲基甲酰胺、乙醇等有机溶剂；聚乙烯醇、聚偕胺肟等有机高分子助剂；去离子水。所有试剂均为分析纯。
（二）实验方案
选取光催化复合粉体前驱体、高分子基复合膜前驱体两类典型复合材料体系开展测试，分别设置人工配液对照组、博清自动分液系统实验组，从配液精度、批内重复性、批次重现性、操作耗时四个维度进行对比评价。
1、多元金属盐复合前驱体配制
目标制备多金属掺杂光催化复合材料前驱体母液，需要向各个反应容器中精准加入不同体积的硝酸铋母液、硝酸铁母液、钛源溶液、乙醇溶剂，设置 8 组不同掺杂比例平行样品。
对照组：科研人员使用手动移液器依次移取各组分试剂，人工完成前驱体配液。
实验组：在自动分液系统软件界面录入各组样品每一种试剂的目标体积，设置分液流速，设置管路清洗程序，设备自动依次完成多种试剂的分配，完成全部样品前驱体的加液工作，后续统一转移至搅拌工位进行溶解混合。
2、高分子复合膜前驱体梯度配方配制
模拟压电吸附复合纤维膜前驱体配方筛选实验，需要配置多梯度高分子基体溶液与无机填料分散液，改变无机填料添加量，获得一系列不同填料占比的前驱体溶液，用于后续静电纺丝制膜。系统按照预设梯度，自动完成高分子溶液、无机填料悬浊液、溶剂的定量分液，得到多组梯度前驱体体系。
（三）评价指标
1、分液精度：称量法测定实际分液体积，计算相对误差；
2、重复性 CV 值：同一种试剂多次分液，计算变异系数；
3、单批次总耗时：完成全部平行样品多组分配液的总时间；
4、后续材料性能一致性：将配制得到的前驱体进一步合成复合材料，表征产物微观形貌与性能，对比两组样品性能离散程度。
二、结果与分析
（一）配液精度与重复性对比
在微升级别多组分前驱体试剂分配中，人工操作受吸液角度、操作力度、疲劳度影响，微量体积移取变异系数偏高；博清生物自动分液系统采用程序化泵体驱动，体积偏差可控，对于 10 μL‑1000 μL 常用前驱体试剂体积，分液 CV 值控制在 1.5% 以内，批内各个平行样试剂加入量一致性良好，有效抑制人工操作带来的随机误差。对于梯度掺杂配方，系统可直接输入梯度参数，自动完成系列配比配制，无需人工反复计算稀释体积，减少计算带来的二次人为错误。
（二）高通量条件下实验效率
当样品数量提升至数十个平行配方时，人工模式需要反复更换吸头、多次吸取不同母液，步骤繁琐，整体耗时长，且长时间重复操作容易出现加错样、漏加试剂等失误。博清自动分液系统一次性载入多种母液，依靠预设程序自动执行全部分液流程，单批次多平行样品配液时间大幅缩短，解放科研人员重复性劳动，实验人员可以同步开展样品后处理、表征准备等其他工作，显著加快复合材料配方筛选节奏，适配高通量材料研发需求。
（三）交叉污染防控适配复杂前驱体体系
复合材料前驱体体系包含金属盐、有机溶剂、高分子胶体、无机填料悬浊液等多种性质差异较大的液体，不同组分之间提前接触会发生沉淀、预聚合等副反应，造成实验失败。博清生物自动分液系统搭载管路原位清洗程序，每更换一种试剂分配时，自动执行管路冲洗，减少试剂残留带来的交叉污染；同时分液流速可软件调节，对于高分子胶体、高粘度体系，调低分液流速，避免产生气泡、飞溅，保证前驱体溶液体系原始状态不受破坏，适配多种理化性质不同的前驱体试剂处理需求。
（四）前驱体配液质量对复合材料产物性能的影响
将人工配液组与自动分液系统组制备得到的前驱体，经过相同搅拌、陈化、烧结 / 静电纺丝工艺制备复合材料。人工配液组的产物样品晶粒尺寸、元素掺杂比例离散度较大，材料吸附、光催化性能测试数据波动明显；自动分液系统配制前驱体制备得到的复合材料，同批次样品微观结构均一性更好，性能测试数据波动范围显著收窄，说明前驱体配液环节的精度提升，直接改善最终复合材料产物的批次一致性。
三、讨论
复合材料前驱体制备是材料合成的源头步骤，配液环节微小误差会沿着实验流程逐级放大，最终造成材料性能不可控。传统人工配液模式在少量样品探索实验中可以满足基础需求，但面对多变量、高通量配方筛选工作，短板十分突出。
博清生物自动分液系统起源于生命科学液体处理场景，迁移应用到化学与材料科学复合材料前驱体制备领域，具备几点突出优势：第一，高精度程序化分液，消除操作人员个体差异，保障前驱体组分配比稳定；第二，高通量并行处理，大幅缩短多配方筛选实验周期；第三，可调控分液流速与管路自动清洗，兼容盐溶液、有机溶剂、高分子胶体等多种前驱体试剂；第四，实验流程可保存、可复现，每一套配液程序可以重复调用，便于不同实验人员重复相同的复合材料前驱体制备实验，提升科研可重复性。
该设备尤其适合光催化复合材料、压电功能材料、高分子复合膜、多元掺杂纳米粉体等方向的实验室配方研发，在新材料前期探索阶段，快速完成掺杂比例、助剂含量、溶剂配比等变量的批量条件摸索。
博清生物科技（南京）有限公司研发的自动分液系统可有效应用于化学与材料科学领域复合材料前驱体溶液的自动化配制。相比传统人工配液，该系统能够显著提升多元试剂分配的精度与重复性，降低人为操作误差，缩短高通量配方筛选的实验周期，减少样品之间的性能离散，提升复合材料制备的实验可复现性。将自动化液体处理设备引入材料前驱体制备环节，是材料实验室实现高通量研发的有效路径，为新型复合材料的快速开发提供可靠的前处理技术支撑。后续可以进一步探索设备与搅拌、加热、原位反应模块联动，推动从自动配液到前驱体反应一体化的流程升级。
