在材料科學(xué)中，液滴操作能為水收集、醫(yī)學(xué)診斷和藥物傳遞技術(shù)做出貢獻(xiàn)。雖然基于結(jié)構(gòu)的液體操作廣泛應(yīng)用于自然界和生物啟發(fā)的人工材料，但實(shí)驗(yàn)室的策略依賴于固定結(jié)構(gòu)的單向水運(yùn)動。發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》的一項(xiàng)新研究中，An Li和中國科學(xué)院化學(xué)研究所一個(gè)研究小組提議開發(fā)一種磁控機(jī)器人。該結(jié)構(gòu)具有可調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)來分配阻力和確定液滴行為。該機(jī)器人能夠運(yùn)輸、分裂、釋放和旋轉(zhuǎn)液滴，適用于各種領(lǐng)域和惡劣環(huán)境。新的發(fā)現(xiàn)為自動控制液滴提供了一種有效的策略。 FQW{c3%qZ  
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在這項(xiàng)研究中，An Li等人想出了一種可靠的方法，在可編程的磁場中，使用帶鋼珠的磁性驅(qū)動機(jī)器人操縱液滴�？茖W(xué)家們通過調(diào)節(jié)磁場來控制機(jī)器人的結(jié)構(gòu)。不同的機(jī)器人結(jié)構(gòu)導(dǎo)致不同的液滴行為組合，包括分裂、釋放、旋轉(zhuǎn)和運(yùn)輸。適用于水、油、氣等各種流體。An Li等人幫助機(jī)器人在有限的空間、不平整的表面甚至在無水或無氧條件下驅(qū)動。這項(xiàng)工作在材料運(yùn)輸、微細(xì)加工和臨床醫(yī)學(xué)方面具有巨大的潛力。 ?4A$9H  
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實(shí)驗(yàn)室里的液滴操作是受到大自然的啟發(fā)。例如，就植物和動物來看，在仙人掌中展示了霧收集系統(tǒng)，在蜘蛛絲上展示了水收集系統(tǒng)，并影響了納米布沙漠甲蟲收集和移動水的行為。水樣采集的非對稱性和固有的結(jié)構(gòu)會引起液滴的拉普拉斯壓力梯度，使液滴向預(yù)定的方向運(yùn)動。研究人員可以使用各種外部策略，包括電、磁鐵、聲學(xué)和濕潤的表面來驅(qū)動它們的運(yùn)動。其中，磁力具有遠(yuǎn)程操作、安全、易于控制等優(yōu)點(diǎn)。研究人員曾利用磁性粒子將水滴拖過疏水性或有圖案的表面，并穿過對磁性有反應(yīng)的材料。 .Mb<.R3  
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An Li等人將磁性控制系統(tǒng)中的兩顆鋼珠命名為“機(jī)器人”，并用食品添加劑給水滴上色，以明確識別不同的驅(qū)動模式。這個(gè)親水的機(jī)器人很容易就能捕捉到接觸到的水滴。研究小組轉(zhuǎn)移液滴并調(diào)整其結(jié)構(gòu)，通過減少或增加珠子之間的距離來分裂子液滴或釋放液滴。該過程主要依賴于機(jī)器人結(jié)構(gòu)，其體積(V)影響結(jié)果。An Li等人使用珠子的中心到中心的距離(D/ D)來量化機(jī)器人的結(jié)構(gòu)。例如,機(jī)器人D/D比率為1.67可以傳輸150L滴的水。然而,如果滴液擴(kuò)大到350L,它會分裂。為了理解這一點(diǎn)，他們對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了機(jī)械分析，然后確定設(shè)備背后的驅(qū)動力是珠子和液滴之間的粘附力。 {$fd?| 9h  
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在控制了空氣中的水滴后，研究小組研究了機(jī)器人在不同的條件下，包括不同的環(huán)境。例如，通過克服重力和不同液滴與基質(zhì)之間的粘附力來拖動液滴上下移動。這種裝置在有限的空間內(nèi)，如在微流體學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)中至關(guān)重要的盒子和管道中有應(yīng)用。無損傳輸和準(zhǔn)確的試劑控制是定量化學(xué)微反應(yīng)的關(guān)鍵，微反應(yīng)廣泛應(yīng)用于分析化學(xué)、診斷學(xué)和生物技術(shù)中。例如，An Li等人通過可編程的液滴操控機(jī)器人，進(jìn)行了連續(xù)的酸堿中和反應(yīng)，將子液滴分裂開來，并將其轉(zhuǎn)化為中性液滴。這些機(jī)器人提供了一種通用的方法來自動控制液滴，以進(jìn)行微反應(yīng)，這些試劑通常具有毒性，放射性或爆炸性。 u-%|ZSg  
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