中國地質大學（武漢）夏帆、陳林峰團隊《Adv. Mater.》：腸胃蠕動啟發的雙層管狀水凝膠驅動器用于黏性液體的定向輸送
2023-04-28 來源：高分子科技
液體可控傳輸是涉及微流體，水收集，打印，分析檢測等領域的一個基礎科學問題。長期以來，研究者們通過在表面設計浸潤性梯度或/和結構梯度，實現對不同液體的可控定向傳輸。該方法適用于水和常見有機試劑等低黏度的液體，對于日常生活和化學工業中常見的高黏性液體（>100 mPa s），如重油、聚合物溶液、乳化液、蜂蜜和許多離子液體等，其可控定向傳輸一直是一個巨大的挑戰，主要原因是黏性液體與基底之間存在高粘附作用力和粘滯阻力。通過界面潤滑作用可有效降低阻力，但是其驅動力及方向不能有效控制。
哺乳動物（如人類）的腸胃具有蠕動功能，在傳輸黏性食物流體方面具有特殊的優勢。腸胃蠕動通過驅動力控制（外層平滑肌定向收縮）和阻力控制（內表面分泌潤滑黏液）的協同作用，可以持續定向地有效傳輸黏性食物流體（即食糜液，其粘度可達到2000mPas）。
圖1：DLTHA的設計示意圖
圖2：DLTHA的形貌表征
該研究為高黏性液體的定向輸送提供了一種通用的新策略，不僅擴大了液體操縱/輸送的研究范圍，為新型液體傳輸驅動器的設計提供新思路，而且在基于高黏性液體的微流體，軟體機器人，打印噴頭，人工血管等領域具有潛在的應用。該工作以題為“Gastrointestinal peristalsis-inspired hydrogel actuators for NIR-controlled transport of viscous liquids”的文章發表于Advanced Materials上。文章第一作者是中國地質大學（武漢）碩士研究生張立云。該研究得到國家自然科學基金委的支持。
圖3：DLTHA的粘性液體輸送性能
圖4：DLTHA的潛在應用展示
原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202212149
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（責任編輯：xu）
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