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“樹(shù)葉芯片”為小型機(jī)器人提供液壓動(dòng)力

人工智能 機(jī)器人
研究人員模仿樹(shù)木和植物的泵送機(jī)制,設(shè)計(jì)出一種名叫“樹(shù)葉芯片”的微流體裝置,能以穩(wěn)定流速在芯片內(nèi)輸送水和糖分等長(zhǎng)達(dá)數(shù)天之久。

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美國(guó)麻省理工學(xué)院(MIT)近日發(fā)布公告稱(chēng),該校研究人員模仿樹(shù)木和植物的泵送機(jī)制,設(shè)計(jì)出一種名叫“樹(shù)葉芯片”的微流體裝置,能以穩(wěn)定流速在芯片內(nèi)輸送水和糖分等長(zhǎng)達(dá)數(shù)天之久。這項(xiàng)發(fā)表在《自然·植物》雜志上的***成果有望為小型機(jī)器人帶來(lái)低成本液壓動(dòng)力裝置。

大到紅木,小到雛菊,樹(shù)木和很多植物內(nèi)的木質(zhì)和韌皮等組織系統(tǒng)能形成天然液壓泵,這些液壓泵通過(guò)不耗費(fèi)任何能量的滲透過(guò)程,既能將根部水分泵送到頂端葉片,也能將葉片的糖分等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)泵回根部。基于這些認(rèn)知,之前有研究已經(jīng)開(kāi)發(fā)出模擬木質(zhì)和韌皮的微流體泵,但這些設(shè)計(jì)往往只能工作幾分鐘就會(huì)停止,效果不佳。

這次新研究中,MIT機(jī)械工程學(xué)教授阿奈特·霍索伊帶領(lǐng)其團(tuán)隊(duì)將樹(shù)木泵送系統(tǒng)中的另一個(gè)重要部分——樹(shù)葉納入微流體裝置中。新的“樹(shù)葉芯片”除了模擬木質(zhì)和韌皮,還模擬樹(shù)葉通過(guò)光合作用泵送糖分,將糖分從樹(shù)葉輸送到韌皮,增加糖—水濃度差,從而保持穩(wěn)定的滲透壓,讓水和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在芯片中持續(xù)循環(huán)時(shí)間從幾分鐘提高到數(shù)天之久。

“樹(shù)葉芯片”采用一種三明治結(jié)構(gòu),兩個(gè)塑料滑片分別代表木質(zhì)和韌皮,中間用半滲透性材料隔開(kāi)。木質(zhì)滑片的小通道內(nèi)充滿(mǎn)水,韌皮滑片的小通道內(nèi)充滿(mǎn)糖水,韌皮滑片上再覆蓋另一層膜,以模擬樹(shù)葉不斷向韌皮補(bǔ)充糖分。實(shí)驗(yàn)小組將“樹(shù)葉芯片”與試管相連,成功將試管里水分抽送到芯片內(nèi),然后又將水分泵送到另一個(gè)燒杯中。

在一些環(huán)境惡劣的地方,往往需要微型機(jī)器人開(kāi)展工作,為了讓這些機(jī)器人“跑跳”起來(lái),安裝微型活動(dòng)組件不僅困難重重,且成本昂貴。現(xiàn)在,“樹(shù)葉芯片”能充當(dāng)微型液壓系統(tǒng),通過(guò)補(bǔ)充糖分提供強(qiáng)大滲透壓,讓微型機(jī)器人不需安裝其他部件就能低成本運(yùn)行。

責(zé)任編輯:武曉燕 來(lái)源: Ailab
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