狠狠色婷婷久久一区二区,岳毛多又紧做起爽,久久精品青草社区,精品一区二区三区在线视频,色综合99久久久无码国产精品

　　中國(guo)科學技(ji)術(shu)大學工(gong)(gong)程科學學院微納米(mi)工(gong)(gong)程實驗(yan)室吳東教(jiao)授(shou)、褚(chu)家如教(jiao)授(shou)課(ke)題組，基(ji)于數字(zi)微鏡(jing)陣列（DMD）系統，利用(yong)激光(guang)光(guang)場(chang)調(diao)制(zhi)技(ji)術(shu)，加工(gong)(gong)出(chu)一種新穎的(de)高性能自驅動水凝(ning)膠微馬達，并探(tan)究其在動能傳輸、微型發(fa)電機等(deng)方面的(de)應用(yong)前景，為(wei)微型旋轉機械的(de)設(she)計(ji)與制(zhi)造(zao)開拓了新的(de)方向。該研究成果近期以“High-performance Marangoni hydrogel rotors with asymmetric porosity and drag reduction profile”為(wei)題發(fa)表(biao)在《Nature Communications》上。

　　自(zi)(zi)驅(qu)(qu)(qu)(qu)動(dong)(dong)現象(xiang)在(zai)自(zi)(zi)然界中無處不在(zai)，范圍從納米尺度（驅(qu)(qu)(qu)(qu)動(dong)(dong)蛋(dan)白）到厘米尺度（節(jie)肢動(dong)(dong)物）。例如，當(dang)一(yi)種(zhong)(zhong)名(ming)叫突(tu)眼隱翅蟲的(de)(de)(de)甲蟲被(bei)風吹落到水面(mian)(mian)上(shang)時，它會在(zai)其(qi)尾(wei)部(bu)分泌(mi)表(biao)面(mian)(mian)活性(xing)(xing)劑(ji)(ji)，將自(zi)(zi)己快速(su)推回岸邊（圖1a）。這種(zhong)(zhong)自(zi)(zi)驅(qu)(qu)(qu)(qu)動(dong)(dong)現象(xiang)是由表(biao)面(mian)(mian)張(zhang)力(li)梯度引(yin)起(qi)的(de)(de)(de)，被(bei)稱為(wei)馬(ma)蘭戈尼效(xiao)應。受(shou)此啟發(fa)，研究人員基于(yu)DMD的(de)(de)(de)激光(guang)光(guang)場(chang)調制(zhi)(zhi)技(ji)術(shu)，利用水凝膠（PNIPAm）和(he)(he)表(biao)面(mian)(mian)活性(xing)(xing)劑(ji)(ji)（HFIP），設計(ji)并加工出(chu)具有(you)非對稱孔隙微(wei)(wei)結構和(he)(he)三次樣條曲(qu)線外形的(de)(de)(de)自(zi)(zi)驅(qu)(qu)(qu)(qu)動(dong)(dong)微(wei)(wei)馬(ma)達(da)（圖 1c和(he)(he)1d）。該(gai)自(zi)(zi)驅(qu)(qu)(qu)(qu)動(dong)(dong)微(wei)(wei)馬(ma)達(da)也能如同(tong)突(tu)眼隱翅蟲一(yi)般，在(zai)自(zi)(zi)身周(zhou)圍緩慢(man)分泌(mi)表(biao)面(mian)(mian)活性(xing)(xing)劑(ji)(ji)，調節(jie)周(zhou)圍表(biao)面(mian)(mian)張(zhang)力(li)分布，從而驅(qu)(qu)(qu)(qu)動(dong)(dong)自(zi)(zi)身高(gao)速(su)轉(zhuan)(zhuan)動(dong)(dong)（圖1b和(he)(he)1e）。得(de)益于(yu)非對稱孔隙微(wei)(wei)結構控(kong)制(zhi)(zhi)表(biao)面(mian)(mian)活性(xing)(xing)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)釋放速(su)率(lv)從而增強表(biao)面(mian)(mian)張(zhang)力(li)梯度，以及(ji)三次樣條曲(qu)線外形設計(ji)用于(yu)減阻，該(gai)研究中的(de)(de)(de)自(zi)(zi)驅(qu)(qu)(qu)(qu)動(dong)(dong)微(wei)(wei)馬(ma)達(da)相(xiang)比于(yu)現有(you)報道(dao)中類似體系的(de)(de)(de)工作在(zai)性(xing)(xing)能上(shang)得(de)到極大(da)的(de)(de)(de)提(ti)升。以轉(zhuan)(zhuan)動(dong)(dong)輸出(chu)和(he)(he)燃料效(xiao)率(lv)這兩個(ge)歸一(yi)化參數為(wei)標準，該(gai)自(zi)(zi)驅(qu)(qu)(qu)(qu)動(dong)(dong)微(wei)(wei)馬(ma)達(da)在(zai)轉(zhuan)(zhuan)動(dong)(dong)輸出(chu)上(shang)提(ti)高(gao)了(le)15倍，在(zai)燃料效(xiao)率(lv)上(shang)提(ti)高(gao)了(le)34％。

圖1.微(wei)(wei)馬(ma)達(da)(da)的自(zi)驅(qu)動(dong)原理。(a-b)受到(dao)突眼隱翅蟲啟(qi)發的自(zi)驅(qu)動(dong)水(shui)凝(ning)膠(jiao)微(wei)(wei)馬(ma)達(da)(da)；(c-d)微(wei)(wei)馬(ma)達(da)(da)的微(wei)(wei)結(jie)構(gou)和形(xing)狀設計(ji)；(e)微(wei)(wei)馬(ma)達(da)(da)的自(zi)驅(qu)動(dong)原理。

　　之(zhi)(zhi)后，研究(jiu)人員(yuan)進一(yi)步(bu)探索(suo)了自(zi)(zi)(zi)驅動(dong)(dong)微(wei)(wei)馬(ma)達(da)(da)的(de)應(ying)用(yong)前景。如圖2a所示，自(zi)(zi)(zi)驅動(dong)(dong)微(wei)(wei)馬(ma)達(da)(da)可以通過齒輪嚙合，向外輸(shu)出不同(tong)的(de)轉速(su)和扭矩，從而實現動(dong)(dong)能傳輸(shu)的(de)效果。進一(yi)步(bu)地，研究(jiu)人員(yuan)將(jiang)自(zi)(zi)(zi)驅動(dong)(dong)微(wei)(wei)馬(ma)達(da)(da)應(ying)用(yong)于微(wei)(wei)型發電(dian)機(ji)中（圖2b-c），通過自(zi)(zi)(zi)驅動(dong)(dong)微(wei)(wei)馬(ma)達(da)(da)帶動(dong)(dong)磁鐵(tie)在線圈中運動(dong)(dong)，從而產生感應(ying)電(dian)壓，在通過二極管整流和電(dian)容儲能升壓之(zhi)(zhi)后，產生的(de)電(dian)能可以點亮LED。

圖2.微(wei)(wei)馬(ma)達(da)用于動(dong)能傳輸和發(fa)電(dian)。(a)自(zi)驅(qu)動(dong)微(wei)(wei)馬(ma)達(da)用于減(jian)速器和增速器；(b-c)自(zi)驅(qu)動(dong)微(wei)(wei)馬(ma)達(da)用于微(wei)(wei)型發(fa)電(dian)機。

　　為(wei)了(le)更(geng)好(hao)的(de)(de)控制自驅動微馬達(da)(da)的(de)(de)運動行(xing)為(wei)，研究人員在(zai)微馬達(da)(da)中摻雜納米鐵(tie)粉。通(tong)過(guo)(guo)不同(tong)(tong)的(de)(de)磁(ci)場，實現了(le)對(dui)微馬達(da)(da)自驅動行(xing)為(wei)的(de)(de)精準控制。例如，通(tong)過(guo)(guo)條形磁(ci)鐵(tie)可(ke)以(yi)實現微馬達(da)(da)的(de)(de)啟停控制（圖3a）；通(tong)過(guo)(guo)圓柱形磁(ci)鐵(tie)可(ke)以(yi)實現微馬達(da)(da)的(de)(de)自轉(zhuan)/公(gong)轉(zhuan)切換控制（圖3b）。此外，這(zhe)種磁(ci)控行(xing)為(wei)還可(ke)以(yi)作用于多(duo)個微馬達(da)(da)，實現多(duo)個微馬達(da)(da)沿著同(tong)(tong)一/不同(tong)(tong)半徑(jing)的(de)(de)軌(gui)道進行(xing)公(gong)轉(zhuan)（圖3c-d）。

圖(tu)3.自驅(qu)動(dong)(dong)磁(ci)性微(wei)馬達的(de)運動(dong)(dong)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)及用于水凈化。(a)條形磁(ci)鐵可(ke)以實(shi)現微(wei)馬達的(de)啟停控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)；(b)圓柱形磁(ci)鐵可(ke)以實(shi)現微(wei)馬達的(de)自轉(zhuan)/公轉(zhuan)切換(huan)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)；(c-d)多(duo)個微(wei)馬達的(de)群體控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)。

　　微納米工程實驗室的(de)吳(wu)(wu)昊博士和陳羿(yi)宇博士為(wei)該工作的(de)共同第一作者(zhe)，通(tong)訊(xun)作者(zhe)為(wei)吳(wu)(wu)東(dong)教(jiao)(jiao)授，合作者(zhe)包括(kuo)工程科(ke)(ke)學(xue)學(xue)院吳(wu)(wu)恒安(an)(an)教(jiao)(jiao)授團隊和李二強(qiang)教(jiao)(jiao)授團隊。該項研究工作得到了國家自然(ran)科(ke)(ke)學(xue)基金、科(ke)(ke)技(ji)部國家重點研發計劃、安(an)(an)徽省(sheng)科(ke)(ke)技(ji)重大專(zhuan)項等基金的(de)支持。