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具有内部反馈的可重新配置的人工微型游泳器

更新时间:2021-08-07 16:32:08

Lucio Isa 教授小组率先制造了包含软热敏聚合物的可重构人工微型游泳器。由交流电场驱动的粒子利用光诱导的温差来改变形状和介电特性,以适应它们的推进。由于与 D-MATL 的 Martin Kröger 教授和 Angel Alegria CFM 教授(西班牙)小组通过 EUSMI 网络的合作,这项工作成为可能。

设计并制造了活性胶体簇,其动态行为随光介导的外部控制温度刺激而变化。

由顺序毛细管辅助粒子组装形成的胶体簇包括吸光聚苯乙烯微球和微凝胶,该微凝胶由掺入聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)的共聚物制成。

在水中,PNIPAM 表现出较低的临界溶解温度,相应地,当加热到(大约)32 ºC 以上时,基于 PNIPAM 的微凝胶会收缩并改变其介电性能。微凝胶的重新配置耦合到它们的自推进中,由交流电场提供动力,赋予它们一种适应方案,以响应由光照引起的局部温度变化。越过临界温度后,粒子改变方向,它们的速度经历了两倍的下降。

这种行为是通过实验量化和理论上预测的,提供了对粒子轨迹的全面描述。此外,光信号的空间调制能够对重构进行局部控制,从而对动力学进行局部控制,从而导致突发的集体行为,例如高光强度区域中的粒子积累。最后,更复杂几何形状的设计和制造导致了更有趣的动力学行为,例如具有圆周运动的活性胶体簇中手性的变化。

光信号的空间调制能够对重构进行局部控制,从而对动力学进行局部控制,从而导致突发的集体行为,例如高光强度区域中的粒子积累。最后,更复杂几何形状的设计和制造导致了更有趣的动力学行为,例如具有圆周运动的活性胶体簇中手性的变化。

光信号的空间调制能够对重构进行局部控制,从而对动力学进行局部控制,从而导致突发的集体行为,例如高光强度区域中的粒子积累。最后,更复杂几何形状的设计和制造导致了更有趣的动力学行为,例如具有圆周运动的活性胶体簇中手性的变化。

通过毛细管组件组合多种材料显示出设计和制造具有不同响应元件的人工微型游泳器的巨大潜力,在合成过程中编码重新配置路径。粒子构型和运动性之间的反馈为适应性活性胶体的制造开辟了令人兴奋的方向,在微观尺度上向自主和适应性系统迈进了一步。

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