新型微管泵可以長距離輸送水滴

在自然或人造陽光的驅動下，一種新型的“微管泵”可以長距離輸送水滴。據中國研究人員在Angewandte Chemie雜志報道，該泵由一根管子組成，其特性可以通過輻射不對稱地改變。這導致內壁中的毛細管力和潤濕性梯度，它們一起工作以將水滴加速到特別高的速度。

現代分子分析和診斷方法通常與少量液體一起使用。微流體技術也已用于合成過程中，其中反應發(fā)生在微通道和小型化儀器中。為了將這么小的體積從一個地方精確地運輸到另一個地方，清華大學和中國北京的北京航空大學的科學家們開發(fā)了一種“微管泵”。

該泵由直徑約500μm的聚合物管組成。它由兩層組成：外層是聚二甲基硅氧烷(PDMS)；與還原氧化石墨烯(rGO)混合，這是一種碳基納米材料，可以很好地吸收陽光。這產生的熱量傳遞到軟管壁的內層，該軟管壁由聚(N-異丙基丙烯酰胺)(PNIPAm)制成，聚合物在室溫下形成水凝膠。它的聚合物鏈被打結成一個網狀物，當它吸收水分時膨脹。高于約32℃，水凝膠塌陷成致密的球體，使內壁具有疏水性。這也導致內層收縮，使管的內徑變大。

僅在一端照射管形成內壁的潤濕性梯度。此外，管的幾何形狀變得不對稱，因為內徑僅在照射端增加。毛細管力使水滴向較小直徑端移動 - 未被照射的端部。照射端處內壁的潤濕性降低進一步加速了水滴。這兩種機制的協同作用導致高速，這可以通過改變照射強度來控制。照射后，管子很快冷卻。水凝膠恢復到原始狀態(tài)，準備再次照射。

柔性材料允許生產米長的直管或彎管，可以長距離連續(xù)輸送水。還可以制備可以在不同位置同時或依次照射的分支系統(tǒng)。例如，這允許含有不同試劑的單個液滴以特定順序運輸并組合 - 并且可以用于診斷測試或當水滴用作化學反應的微反應器時。