中国地质大学（武汉）夏帆、陈林峰团队《Adv. Mater.》：肠胃蠕动启发的双层管状水凝胶驱动器用于黏性液体的定向输送
2023-04-28 来源：高分子科技
液体可控传输是涉及微流体，水收集，打印，分析检测等领域的一个基础科学问题。长期以来，研究者们通过在表面设计浸润性梯度或/和结构梯度，实现对不同液体的可控定向传输。该方法适用于水和常见有机试剂等低黏度的液体，对于日常生活和化学工业中常见的高黏性液体（>100 mPa s），如重油、聚合物溶液、乳化液、蜂蜜和许多离子液体等，其可控定向传输一直是一个巨大的挑战，主要原因是黏性液体与基底之间存在高粘附作用力和粘滞阻力。通过界面润滑作用可有效降低阻力，但是其驱动力及方向不能有效控制。
哺乳动物（如人类）的肠胃具有蠕动功能，在传输黏性食物流体方面具有特殊的优势。肠胃蠕动通过驱动力控制（外层平滑肌定向收缩）和阻力控制（内表面分泌润滑黏液）的协同作用，可以持续定向地有效传输黏性食物流体（即食糜液，其粘度可达到2000mPas）。
图1：DLTHA的设计示意图
图2：DLTHA的形貌表征
该研究为高黏性液体的定向输送提供了一种通用的新策略，不仅扩大了液体操纵/输送的研究范围，为新型液体传输驱动器的设计提供新思路，而且在基于高黏性液体的微流体，软体机器人，打印喷头，人工血管等领域具有潜在的应用。该工作以题为“Gastrointestinal peristalsis-inspired hydrogel actuators for NIR-controlled transport of viscous liquids”的文章发表于Advanced Materials上。文章第一作者是中国地质大学（武汉）硕士研究生张立云。该研究得到国家自然科学基金委的支持。
图3：DLTHA的粘性液体输送性能
图4：DLTHA的潜在应用展示
原文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202212149
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