密歇根技术大学凯利·克里斯滕森 这个动画展示了化学活性的马兰戈尼冲浪者周围的流动模式
荣誉:赛义德·贾法里·康和哈桑·马苏德 在表面张力化学变化的推动下，在流体界面上冲浪的微型机器人给研究人员带来了新的想法
在树林中的一条小溪边度过一个下午，你可能会注意到水漫步者——当它们滑过水面时会在水面上留下凹痕的长腿昆虫
或者，在把牙签放入一碗水中之前，先把它的一边蘸上洗洁精，当牙签开始在表面轻轻移动时，给你的小学生留下深刻印象
这两种情况都说明了表面张力和推进速度的概念
在密歇根技术大学，机械工程师哈桑·马苏德和博士
D
学生赛义德·贾法里·康已经应用了水黾和肥皂牙签的课程来发展对表面张力的化学处理的理解
他们的车？微型冲浪机器人
“在过去的几十年里，已经有很多制造微型机器人的努力，特别是游泳机器人，”机械工程-工程力学系的助理教授马苏德说
“能够在水和空气的界面(我们称之为液体界面)上冲浪的微型机器人所做的工作要少得多，在这种界面上，很少有机器人能够自我推进
" 除了对未来卢卡斯影业为海洋行星设计的机器人的明显影响(H2O？)，冲浪机器人有哪些实际应用？ 马苏德说:“了解这些机制有助于我们理解细菌在体内的定植。”
“冲浪机器人可以用于外科手术的生物医学应用
我们正在发掘这些系统的潜力
" 寻找答案和马兰戈尼效应 在他的博士研究和博士后任命期间，马苏德进行了研究，以了解人造微型机器人的流体力学和它们在流体中运动的机制
在帮助一位同事做实验时，马苏德做了一个他无法解释的观察
啊哈！此后不久，时刻来临了
马苏德说:“在与一位物理学家的谈话中，我突然想到，我们当时观察到的现象是由于一种化学物质的释放，这种化学物质改变了表面张力，导致我们观察到的粒子运动。”
这一知识使马苏德继续分析小型机器人的推进行为——只有几微米大小——以及马兰戈尼效应，这是由于两种流体界面处的表面张力梯度引起的质量和动量传递
除了可以解释葡萄酒的眼泪，马兰戈尼效应还可以帮助电路制造商干燥硅片，还可以用来生长有序阵列的纳米管
出于马苏德的目的，这种效果帮助他设计了通过化学操纵表面张力来驱动的冲浪机器人
这解决了我们想象中的C-H2O的一个核心问题:如果没有发动机和螺旋桨，机器人如何在水面上推进自己？ 在最近发表在《物理评论流体》杂志上的详细研究结果中，马苏德、贾法里·康和他们的合作者使用实验测量和数值模拟来证明微型机器人冲浪运动员在较低的表面张力方向上自我推进——与预期的方向相反
马苏德说:“我们发现，负压是冲浪者受到的流体作用力的主要来源，这种吸力主要是由反向的马兰戈尼推进力引起的。”
“我们的发现为设计微型冲浪机器人铺平了道路
特别是，知道推进的方向被周围边界的变化所改变，可以用来设计能够感知环境的智能冲浪者
" 地平线上的稳定性研究 虽然马苏德的工作重点是了解微型机器人如何通过化学手段操纵环境来产生推进力，但未来的研究将集中在这些微型冲浪者的稳定性上
在什么条件下稳定？多位冲浪者如何互动？这种相互作用可以提供对细菌中常见的群体动力学的洞察
马苏德说:“我们只是初步了解了冲浪者和其他表面张力控制者的运动机制。”
“现在我们正在建立对如何控制它们运动的理解
"
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
