微流体的操控可应用于生物医疗器械,液体输送等领域。通过光直接操控液体,尤其是通过光引入毛细管力,可以实现非接触,即时控制,一直是科学家追逐的目标。
2016年9月8日,nature主刊报道了复旦大学俞燕蕾教授在光控微流体研究取得的新突破。运用仿生学原理,模拟人体血管的弹性和韧性的优点,设计得到了一种液晶高分子材料的“血管”(figure 1c)。在光的作用下,管状微型驱动器各层发生不对称的形变,局部从圆柱形变成圆锥形(figure 1a),形成拉布拉斯压差,推动液体流动,实现微流体操控。
这项技术实现液体每秒钟移动6mm,是传统光控微流体技术液体移动速度的几十倍。除此之外,可以使用光照,驱动不同液体进行融合,或者发生化学反应,从而实现微操作的技术要求。根据实验,新型光控微流体技术,可应用于各种类型的液体,理论上可以满足各种技术和产业的要求。
自然评审专家认为:这项技术超越了现在所有微流体操控技术,不但报道了光控微流体新机制,这种“柔性通道”成功展示了一种全新的原创性概念,是一个真正意义上开创性的工作。
央视报道
原文导读
figure 1 :管状微型驱动器的设计
figure 2:线性液晶聚合物(llcp)的结构和管状微型驱动器(tmas)照片
figure 3:微流体的控制
figure 4:管状微型驱动器光致形变机理及光致液体移动速度
figure 5:液体在直形,蛇形,螺旋形和y形管路中实现光控运输
文章: photocontrol of fluid slugs in liquid crystal polymer microactuators.
nature,537,179–184,doi:10.1038/nature19344
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