新型微管泵可以長(zhǎng)距離輸送水滴

在自然或人造陽光的驅(qū)動(dòng)下，一種新型的“微管泵”可以長(zhǎng)距離輸送水滴。據(jù)中國研究人員在Angewandte Chemie雜志報(bào)道，該泵由一根管子組成，其特性可以通過輻射不對(duì)稱地改變。這導(dǎo)致內(nèi)壁中的毛細(xì)管力和潤(rùn)濕性梯度，它們一起工作以將水滴加速到特別高的速度。

現(xiàn)代分子分析和診斷方法通常與少量液體一起使用。微流體技術(shù)也已用于合成過程中，其中反應(yīng)發(fā)生在微通道和小型化儀器中。為了將這么小的體積從一個(gè)地方精確地運(yùn)輸?shù)搅硪粋€(gè)地方，清華大學(xué)和中國北京的北京航空大學(xué)的科學(xué)家們開發(fā)了一種“微管泵”。

該泵由直徑約500μm的聚合物管組成。它由兩層組成：外層是聚二甲基硅氧烷(PDMS)；與還原氧化石墨烯(rGO)混合，這是一種碳基納米材料，可以很好地吸收陽光。這產(chǎn)生的熱量傳遞到軟管壁的內(nèi)層，該軟管壁由聚(N-異丙基丙烯酰胺)(PNIPAm)制成，聚合物在室溫下形成水凝膠。它的聚合物鏈被打結(jié)成一個(gè)網(wǎng)狀物，當(dāng)它吸收水分時(shí)膨脹。高于約32℃，水凝膠塌陷成致密的球體，使內(nèi)壁具有疏水性。這也導(dǎo)致內(nèi)層收縮，使管的內(nèi)徑變大。

僅在一端照射管形成內(nèi)壁的潤(rùn)濕性梯度。此外，管的幾何形狀變得不對(duì)稱，因?yàn)閮?nèi)徑僅在照射端增加。毛細(xì)管力使水滴向較小直徑端移動(dòng) - 未被照射的端部。照射端處內(nèi)壁的潤(rùn)濕性降低進(jìn)一步加速了水滴。這兩種機(jī)制的協(xié)同作用導(dǎo)致高速，這可以通過改變照射強(qiáng)度來控制。照射后，管子很快冷卻。水凝膠恢復(fù)到原始狀態(tài)，準(zhǔn)備再次照射。

柔性材料允許生產(chǎn)米長(zhǎng)的直管或彎管，可以長(zhǎng)距離連續(xù)輸送水。還可以制備可以在不同位置同時(shí)或依次照射的分支系統(tǒng)。例如，這允許含有不同試劑的單個(gè)液滴以特定順序運(yùn)輸并組合 - 并且可以用于診斷測(cè)試或當(dāng)水滴用作化學(xué)反應(yīng)的微反應(yīng)器時(shí)。