物理科技生物学-PHYICA

自激舞动安藤真央的水滴

物理学 2022-03-17 23:59:16

哈佛大学利亚·布伦斯 这种自推进液滴平台可用于自清洁表面和其他应用

荣誉:哈佛SEAS 从电厂冷凝器到个人电脑,控制液滴的运动在许多产生热量的应用中都很重要

如今控制表面液滴的技术包括使用传统的重力、疏水化学涂层和温度梯度

但是,如果一个液滴可以在没有化学物质、预先编程的梯度或额外能量的情况下推动自己穿过一个表面呢? 现在,哈佛大学的研究人员

鲍尔森工程和应用科学学院(SEAS)描述了一个自激液滴运动的框架

这项研究发表在《物理评论快报》上

“我们的自激运动系统不需要任何外力或梯度,”SEAS的博士后、该论文的第一作者阿迪提·查克拉巴蒂说

“它会自发地产生梯度,并对梯度做出反应

" 该系统使用液体溶剂滴——如丙酮或指甲油去除剂——在薄片材料上

当液滴第一次接触表面时,部分液体被材料吸收,材料膨胀

当材料膨胀时,它会弯曲并产生一个向下的斜面,液滴会沿着这个斜面滚动

现在,纸张的膨胀部分暴露在空气中,吸收的液体蒸发,使纸张恢复其原始形状

液体溶剂在薄基质上振荡(图片由阿迪提·查克拉巴蒂/哈佛·SEAS提供 同样的过程发生在液滴运动的任何地方,产生一种振荡运动,推动液滴在表面的两个点之间来回运动

振荡一直持续到液滴收缩

查克拉巴蒂说:“这种跷跷板运动完全是由这三种行为之间的相互作用驱动的——吸收驱动的膨胀、流体流动和蒸发。”

“这种自生运动以前从未被探索过,可能会带来令人兴奋的应用

" 当液滴达到临界尺寸时,液滴停止振荡

学分:阿迪提·查克拉巴蒂/哈佛·SEAS 研究小组使用不同类型的溶剂和液滴大小在薄片上产生这种行为

“在薄膜系统中利用这种行为和运动可能会提供一种自然的方式来驱动小型发动机、振荡器和泵,”L说

马哈德文,洛拉·英格兰·德·瓦平应用数学、生物和进化生物学、物理学教授,该论文的资深作者

“这个系统还可以提供一个简单的物理模型来理解生物系统,如原始细胞,是如何运动的

"

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