香港理工大學(xué)的研究人員證明一種非洲植物能以前所未有的方式控制水流，這一發(fā)現(xiàn)或許能為流體動(dòng)力學(xué)和仿生物料領(lǐng)域的科技突破帶來(lái)更多啟發(fā)，包括應(yīng)用於需要多步驟及重複反應(yīng)的可切換液體輸送工作，如微分析、醫(yī)療診斷與太陽(yáng)能海水淡化等工作。
理大潘樂(lè)陶慈善基金智慧及可持續(xù)發(fā)展能源教授、機(jī)械工程學(xué)系熱流體與能源工程講座教授王立秋領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，納米比亞和南非的原生多肉植物青鎖龍（Crassula muscosa）可自主選擇液體的輸送方向。
理大研究發(fā)現(xiàn)，青鎖龍枝條可以選擇性地定向輸送液體。
據(jù)了解，在青鎖龍兩個(gè)獨(dú)立枝條被注入同一種液體後，液體會(huì)以相反方向運(yùn)輸。由於枝條保持橫向，可排除重力是輸送方向具選擇性的原因。關(guān)鍵在於不同枝條上鰭狀葉片之間的細(xì)微差異。當(dāng)一排排鰭狀葉片向植物頂端屈曲，枝條上液體也會(huì)朝該方向流動(dòng)，假如枝條上鰭狀葉外型靠上，儘管枝條仍指向植物頂端，液體也會(huì)反向流往根部。流動(dòng)方向取決於枝條和鰭狀葉片兩側(cè)之間的角度，由其控制彎液面施加在水滴上的力，這樣會(huì)阻止其中一個(gè)方向流動(dòng)再令其向另一方向傳送。
團(tuán)隊(duì)?wèi){藉對(duì)青鎖龍如何引導(dǎo)液體流動(dòng)的了解，創(chuàng)製一種人工模型。透過(guò)3D打印製成鰭狀葉片，名為「C muscosa-inspired arrays」（由青鎖龍啟發(fā)的序列，簡(jiǎn)稱(chēng)CMIA），能夠模擬青鎖龍斜向葉片來(lái)控制液體流動(dòng)方向。團(tuán)隊(duì)巧妙地利用磁性材料讓人工CMIA能隨意改變方向。只需施加磁場(chǎng)，就可逆轉(zhuǎn)流經(jīng)「C muscosa-inspired arrays」的液體流動(dòng)。這套模型為於工業(yè)和實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中沿動(dòng)態(tài)變化路徑輸送液體變得可能。另一方面，只要改變鰭狀葉片之間間距便可令水流改變方向。
王立秋表示，流體流動(dòng)的實(shí)時(shí)定向控制，將可在微流控、化學(xué)合成和生物醫(yī)學(xué)診斷中找到新應(yīng)用。模仿生物的「C muscosa-inspired arrays」還可在T形閥門(mén)等情況下用來(lái)混合液體。這種方法適用於多種化學(xué)物，而且可克服某些微流控技術(shù)中出現(xiàn)的加熱問(wèn)題。
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