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二維變形片–催化飛行腕老虎機必勝t

研究人員創建了一個二維的,可變形的薄片,它像飛毯一樣運動。 它在充滿反應物的流體中自主移動。他們稱之為 “催化飛毯。” 當我們聽到“神奇的地毯”時,我們會想到“一千零一夜”中的故事。我們想像著不僅會飛舞的地毯,而且還會揮舞,拍打和改變形狀的地毯。

催化飛毯的創造者在雜誌上寫了他們的工作 科學進步(下引)作者是Abhrajit Laskar,Oleg E. Shklyaev和Anna C. Balazs。他們都來自匹茲堡大學斯旺森工程學院(Pitt Swanson Engineering)。

催化劑–催化: 催化劑是一種化學或物質,可加速化學反應,而本身不會發生任何化學變化。在商業,政治等方面插槽教學在其他情況下,該術語可能是指引發事件的人/物。 ‘催化’ 是名詞的形容詞 ‘催化劑。’ 催化手段涉及或涉及催化劑的作用。

在化學領域,長期以來一直是一個挑戰

首席研究員Balazs博士,John A. Swanson主席兼化學和石油工程學著名教授解釋說:

“長期以來,化學上的挑戰是創建一個非生命物體,該物體可以在環境中自行移動,從而改變拉霸機英文物體的形狀,使其能夠執行全新的任務,例如捕獲其他物體。”

“研究人員以前在表面上製作了具有化學活性的貼劑,該貼劑可能產生流體流動,但流動不會影響貼劑的位置或形狀。而且在我們自己的實驗室中,我們對球形和矩形粒子進行了建模,這些粒子可以在充滿流體的微腔室內自動移動。”

“但是現在我們有了這個集成的系統,該系統利用化學反應來激活流體運動,該運動同時傳輸一個柔性物體並對其形狀進行“雕刻”,而這一切都是自動發生的。”

研究人員通過用催化劑塗層覆蓋柔性板,從而實現了重新配置和自我推進的壯舉。床單大約是一根頭髮的寬度。

在該期刊的主要文章之前的摘要中,作者寫道:吃角子老虎機玩具;化學生成的流將板“雕刻”成各種形式,產生不同的功能,可以通過修改板的幾何形狀,使用不同的催化劑在板的表面上進行構圖來對其進行定制老虎機app並使用化學反應的級聯。” (圖片:改編自Advances.sciencemag.org)

級聯催化反應

他們通過向周圍流體中添加反應物來啟動催化飛毯的運動和形狀改變。

巴拉茲博士說:

“據我們所知,這是第一次將這些催化化學反應應用於2D圖紙以生成將這些圖紙轉換為可移動3D對象的流程。”

該團隊通過將不同的催化劑放在薄板的特定部分上並控制流體中反應物的類型和數量,創建了有用的催化反應級聯。在級聯反應中,一種反應物分解了一種相關的化學物質,該化學物質隨後成為下一組催化反應的反應物。

根據Pitt Swanson Engineering的新聞稿:

“添加不同的反應物並設計薄板的適當構型允許採取多種動作-在這項研究中,包裹物體,進行拍打運動並翻越表面上的障礙物。”

將化學能轉化為形狀變化和運動

博士後研究員Oleg E. Shklyaev博士說:

“包含這些活性薄層的微流控設備現在可以執行重要功能,例如穿梭貨物,抓住柔軟細膩的物體,甚至爬行以清潔表面。”

“這些靈活的微型機器可以簡單地轉換ch老虎機遊戲能量自然地轉化為自發的重新構造和移動,這使他們能夠完成一系列有用的工作。”

如果您將床單切成四瓣花的形狀,然後將其放在微流控設備的表面,就可以對花瓣的化學成分進行“編程”以單獨打開和關閉。然後,這將創建執行邏輯運算的門。 Laskar博士補充說,它還會產生特殊的流體流,這些流體會在整個設備中傳輸顆粒。

Laskar博士解釋說:

“例如,就像捕手的手套一樣,您可以使用花朵的花瓣捕獲一個微小的球並將其保持有限的時間,然後在另一組花瓣上發起新的化學反應,從而使球在它們之間移動。化學指導的捕撈遊戲。”

“這種水平的空間和時間控制允許進行階段性的反應和分析,否則您將無法對不可變形的材料進行分析。”

其他實驗

研究人員還將催化劑放置在紙張的不同部分上,以產生特定的運動。當他們將催化劑放在薄板的主體上時,它像尺like一樣蠕動。

當他們在塗層板的前面放置障礙物時,障礙物跌落在它們上面並繼續移動。換句話說,它能夠穿越崎bump的地形。

下一步–使用多張紙

巴拉茲博士說:

“這項研究使我們對化學如何驅動微流體設備中的自主,自發驅動和運動有了進一步的了解。我們的下一個任務是通過利用多張板材的相互作用和自組織,將它們整合到旨在執行複雜,協調功能的特定架構中,來探索微細加工。”

“此外,通過試驗不同的刺激(例如熱和光),我們可以設計可移動3D微型計算機,使其形狀和動作適應環境變化。這種水平的響應行為對於創建下一代軟機器人設備至關重要。”

引文

“設計自推進式化學活性薄板:包裝紙,擋板和爬行物,” Abhrajit Laskar,Oleg E. Shklyaev和Anna C. Balazs。 科學進步 2018年12月21日:第一卷4,沒有12,eaav1745。 DOI:10.1126 / sciadv.aav1745。

視頻–催化飛毯

這個 ScienceVio 視頻顯示了催化式飛毯的活動。