中國科學家成功實現各種複雜流體的全光操控 獲國際關注

2020-12-17 中國新聞網

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中國科學家成功實現各種複雜流體的全光操控 獲國際關注

2016-09-08 18:09:05來源：中國新聞網作者：${中新記者姓名}責任編輯：

　　中新網上海9月8日電 (記者 陳靜)微量液體傳輸是涉及諸多領域的重要問題，用光來驅動液體？這不是科幻。中國科學家創造性自主研發了新型液晶高分子光致形變材料，構築出具有光響應特性的微管執行器，可實現對包括生物醫藥領域常用液體在內的各種複雜流體的全光操控，令其蜿蜒而行甚至爬坡，仿若具現了微尺度下的神奇馭「水」本領。

　　復旦大學8日披露，該材料科學系與聚合物分子工程國家重點實驗室俞燕蕾教授團隊關於光控微流體領域的最新研究成果：Photocontrol of fluid slugs in liquid crystal polymer microactuators (Nature，2016，DOI 10.1038/nature19344)當日在《自然》(Nature)雜誌發表。該文章第一作者為復旦大學材料科學系博士呂久安，通訊作者為俞燕蕾教授，復旦大學校友、北京大學教授陳爾強參與協作。相關研究成果已申報中國發明專利和國際PCT專利。

　　俞燕蕾當日表示，該微管執行器應用價值相當可觀，有望在生物醫藥設備、生化檢測分析等諸多領域「大展拳腳」。她說，當光源成為操控手段，外接驅動設備將不再必要，相關系統可以大幅實現「瘦身」。據了解，俞燕蕾團隊別出心裁地設計構建出一種微米尺度液晶高分子微管執行器，兼具流體通道和驅動泵的雙重功能，以全然不同以往的方式獲得利用光來操控微管中液滴運動的「神通」。

　　據悉，以往報導的液晶高分子材料無法滿足三維立體形狀執行器的實際加工需要。如何設計一種加工性能優越、能夠製成微管執行器的新型液晶高分子材料？ 團隊注意到，生物動脈血管管壁因其層狀結構的存在，可承受高達2000毫米汞柱的壓強，可謂異常堅韌。受此啟發，仿生設計一種全新結構的線型液晶高分子材料最終成為問題的解決之道。

　　團隊成功製備出超高分子量的新型光致形變液晶高分子材料。這種線型液晶高分子，擁有良好的機械性能，其斷裂伸長率可達傳統交聯液晶高分子的100倍，是新一代高性能液晶高分子光致形變材料。採用該材料，俞燕蕾教授團隊已成功構築直形、Y形、S形及螺旋形自支撐微管執行器，可用於在光照條件下操控不同類型的液體運動。

　　俞燕蕾教授團隊的研究成果有效克服了現有光控微流體技術的不足，其設計構築的微管執行器是一種全新概念的微流控技術。

　　國外同行專家對此給出了「超越現有的微流體操控技術，是具有真正開創意義的優秀成果(Superior to all existing technologies; very nice piece of work with real openings)」的評價，並對其未來應用前景予以充分肯定，稱這項技術必將引起眾多領域科學家的廣泛興趣。(完)

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