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“树叶芯片”为小型机器人提供液压动力

时间:2023-03-13 08:28:07 科技观察

“叶子芯片”为小型机器人提供液压动力一种微流体装置,可以在芯片内以稳定的流速输送水、糖等数天。发表在《自然·植物》期刊上的最新成果有望为小型机器人带来低成本的液压动力装置。树木和韧皮等组织系统和许多植物,从桃花心木到雏菊,形成天然的液压泵,通过无能量的渗透过程将水从根部泵送到顶部的叶子,它还从植物中泵出糖分等营养物质叶归根。基于这些认知,之前的研究已经开发出模仿木材和韧皮的微流控泵,但这些设计往往只工作几分钟就停止,效果不是很好。在这项新研究中,麻省理工学院机械工程教授ArnettHosoy带领他的团队将树木泵送系统的另一个重要部分——叶子——整合到微流体装置中。除了模拟木材和韧皮,新的“树叶芯片”还模拟树叶通过光合作用泵送糖分,将糖分从树叶输送到韧皮,增加糖水浓度差,从而保持稳定的渗透压,让水分和养分进入物质从几分钟到几天继续在芯片中循环。“LeafChip”是一种三明治结构,由两个代表木材和韧皮的塑料滑块组成,由半透性材料隔开。木滑片的小通道里装满水,韧皮滑片的小通道里装满糖水,韧皮片上再盖一层薄膜,模拟树叶对韧皮的持续供糖。实验小组将“树叶芯片”连接到一根试管中,成功地将试管中的水泵入芯片,再将水泵入另一个烧杯中。在环境恶劣的地方,往往需要微型机器人工作。为了让这些机器人“能跑能跳”,安装微动部件不仅难度大,而且成本高。现在,“树叶芯片”可以充当微型液压系统,通过补充糖分提供强大的渗透压,让微型机器人无需安装其他部件即可低成本运行。