像搭積木一樣“壘”液體
東南大學(xué)生物科學(xué)與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院教授顧忠澤、副研究員杜鑫與合作者開發(fā)了一種快速、按需組裝液體裝置的方法，可將液滴像積木一樣連接成小型直立結(jié)構(gòu)。研究者受玩具積木的啟發(fā)，開發(fā)的這種組合式、可重構(gòu)的方法可在幾分鐘內(nèi)構(gòu)建如電池、小型反應(yīng)器和現(xiàn)場(chǎng)即時(shí)檢測(cè)等流體裝置。相關(guān)研究2月6日發(fā)表于《自然—化學(xué)工程》。
傳統(tǒng)基于液體的裝置昂貴且制造費(fèi)時(shí)，依賴于預(yù)先設(shè)計(jì)的固體壁限制液體，經(jīng)常采用復(fù)雜的毛細(xì)管結(jié)構(gòu)來精細(xì)控制液體行為。這影響了此類裝置的重構(gòu)能力，尤其在需要即時(shí)決策的情況下。
杜鑫、顧忠澤等開發(fā)的方法可通過像玩具積木一樣組裝和拆卸液滴來構(gòu)建液體裝置。這些裝置由二維和三維的幾何形狀組成，以精確定位的液滴作為單元，置于在硅油中培養(yǎng)的柱狀基質(zhì)中。研究表明相鄰可混合的液體單元會(huì)互相連接，而不相溶的液體不混合，形成分離單元。他們用一個(gè)3D打印機(jī)精確放置液滴單元，在幾分鐘內(nèi)就能構(gòu)建出不同幾何形狀和成分的液體裝置。這些結(jié)構(gòu)可以用一種類似特氟龍的紙來拆卸（切割）。
用這一方法，杜鑫和同事展示了構(gòu)建電池、小型反應(yīng)器以及一種或可用于醫(yī)學(xué)診斷的現(xiàn)場(chǎng)即時(shí)檢測(cè)方法，指出用這一方法構(gòu)建的結(jié)構(gòu)可以在幾分鐘內(nèi)完成。
作者在開展相關(guān)研究。研究者供圖
像搭積木一樣壘液體 研究者供圖
相關(guān)論文信息：
https://doi.org/10.1038/s44286-023-00023-z
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