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磁場驅動微板陣列表面實現定向輸運

釋出時間✘·╃╃:2021-08-23      點選次數✘·╃╃:393

  設計並驅動微奈米結構表面實現物體的定向輸運在微電子▩•··↟、生物醫藥及防汙自清潔等領域具有廣泛的應用前景₪◕₪◕。在這些應用領域中│·▩,提高定向輸運的速度能進一步提高輸運效率₪◕₪◕。此外│·▩,透過對微結構和驅動方式的創新性設計│·▩,實現對多種不同形狀的物體在不同環境中的定向輸運也具有重要意義₪◕₪◕。

  近日│·▩,北京理工大學先進結構技術研究院陳少華教授課題組提出了一種透過磁場控制微結構表面快速輸運固體物塊的方法₪◕₪◕。該方法能夠對釐米級的固體物塊進行快速定向輸運│·▩,其輸運速率相對於已有文獻中的輸運速率有大幅度的提升₪◕₪◕。微結構表面主要由磁響應微板陣列結構和純PDMS基底組成│·▩,單個微板高度為950微米│·▩,厚度為150微米₪◕₪◕。該研究結合微尺度3D列印技術製備實驗樣件│·▩,所使用的3D列印裝置(nanoArch S140│·▩,摩方精密)的光學精度為10μm│·▩,能實現94×52×45mm大小的三維加工尺寸₪◕₪◕。基於該裝置加工了板狀微結構陣列│·▩,並透過倒模製備出含有磁顆粒的PDMS微結構試樣│·▩,然後透過磁場控制微結構的變形儲能以及能量的快速釋放│·▩,實現定向輸運的功能₪◕₪◕。該成果以“Directional Transportation on Microplate-Arrayed Surfaces Driven via a Magnetic Field”為題發表於國際期刊ACS Applied Materials & Interfaces上₪◕₪◕。該工作由北京理工大學先進結構技術研究院李程浩博士作為第一作者完成₪◕₪◕。


原文連結✘·╃╃:

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.1c09648

 

 

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1.微結構製備及實驗裝置示意圖

 

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2.固體物塊定向輸運及驅動過程分析

 

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3.透過磁場控制微結構表面實現不同形狀物體的定向輸運│·▩,及不同重量物體的篩選分離(空氣環境和水下)

 

       該研究提出了一種透過磁場控制微結構表面快速輸運固體物塊的方法│·▩,並揭示了輸運機理✘·╃╃:透過磁場控制微結構變形儲存彈效能│·▩,然後透過控制微結構逐個回彈│·▩,使得儲存在微結構中的彈效能依次快速釋放│·▩,並驅動物體連續向前運動│·▩,以此實現固體物塊的快速定向輸運₪◕₪◕。此方法具有廣泛的適用性│·▩,能夠在空氣和水環境中同時輸運不同形狀的物塊│·▩,且能夠較好控制輸運速度│·▩,對於更加智慧甚至程式設計化的定向輸運技術具有重要意義₪◕₪◕。

 

 

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