由科学论坛 由单点力(斯托克莱特)引起的流体流动的流线，代表自由运动的粘性液滴内的微锥
学分:科学课 细胞在粘性液体中运动的数学模型显示了这种运动是如何受到表面活性剂涂层的影响的，该数学模型在用于靶向药物输送、显微外科手术和其他应用的人造微游泳器的设计中有应用
许多类型的活动细胞，如我们肠道中的细菌和女性生殖道中的精子，需要推动自己通过充满粘性液体的有限空间
近年来，这些微型游泳者的运动在用于包括靶向药物输送在内的应用的自推进微型和纳米级机器的设计中被模仿
优化这些机器的设计需要对这些环境中的微型游泳者有详细的数学理解
由德国杜塞尔多夫海因里希-海涅大学的阿卜杜拉·达德迪-穆萨-伊德尔领导的一个大型国际物理学家小组现在已经生成了在干净的、表面活性剂覆盖的粘性液滴中的微型游泳者的数学模型，表明表面活性剂显著改变了游泳者的行为
他们在EPJ出版了他们的作品
微型游泳者在一滴粘性液体中运动的动力学取决于许多因素，包括液滴的形状和大小、微型游泳者的数量和液体的雷诺数
这是粘度的量度；低雷诺数的液体更粘，以线性方式流动，几乎没有湍流
这种液体的流动可以通过求解一组称为纳维尔-斯托克斯方程的偏微分方程来模拟
在这种情况下，微型游泳者本身被认为是一个力偶极子，被限制在水滴内并位于一个设定点
使用边界条件模拟包含微游泳者的液滴周围表面活性剂层的存在
在一系列条件下求解这些方程——有或没有表面活性剂涂层的液滴，静止和自由移动的，以及不同的雷诺数和半径——给了达迪-穆萨-伊德尔和他的同事一组微妙不同的流场，从这些流场可以定义微型游泳者的动力学
他们指出，这些游泳者动力学模型可能被证明在设计用于材料组装、生物传感、显微外科手术以及药物输送的微型机器中是有用的
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