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2018年01月26日 | 透过微观实验室 可掌控软性机器人运行
2018-01-26
美国内布拉斯加大学林肯分校(University of Nebraska-Lincoln)研究团队透过压力将橡胶和塑料紧紧粘在一起，简化小型流体输送通道的生产。这些流体输送通道可驱动软性机器人的运动，并能在微观尺度上进行化学分析。
据报导，矽树脂(silicone)和塑料之间形成强力的化学键，可大幅减少生产和定制微流体装置所需时间、复杂性和成本。该校化学助理教授Stephen Morin表示，这种技术能以简化方式成功集成不同材料，并支持大量实际应用，能为社会带来不少新机会。
该团队在展示此技术的过程中使用一个基本的程序来设计微流控网络和一台标准雷射打印机，将这些通道映射到一个透明的聚酯树脂(Mylar)薄片上。研究人员将塑料片暴露在紫外线下并将其浸入溶液后，再将塑料片放在矽胶膜上并加热。
结果除了打印机油墨的路径之外，塑料和矽胶牢牢地结合在一起。该团队将空气或液体泵入这些未结合的部位时，流体以所施加的压力决定的速度流过，而压力比先前的黏合(bonding)技术所承受的高几倍。
微流体网络可容纳多种液体的流动和混合，基本上充当用于分析化学技术的微观实验室。通过微流体通道的气流还可控制软性机器人手臂、夹具和其它远程手术、太空探索和食品加工的零组件的运动。
制造商一般会将定制的掩模透过光投影到化学处理表面上，再将该图案复制到橡胶中，最后再用塑料或玻璃覆盖通道之前模制通道来创建微流体模式。但许多研究人员须将其设计交给专门生产设施代工，就算稍微修改一个设计，可能又要多等上一周。
相较之下，内布拉斯加州大学团队仅需1小时就能生产出具微流控网络的塑料矽段。而有别于传统将矽胶黏合在一起的方法，该团队的技术使其能包含大量价格低廉、易于使用的商品塑料。
Morin及其同事还展示其黏合技术的其它优点。他们发现，在用矽树脂黏合之前对聚酯树脂片材上弄出，可调整机械臂和夹具的运动。例如以90度的角度折叠几次，将使机械臂更加卷曲。若以45度的角度产生压痕，则会让机械臂左右，这取决于研究人员将其折叠的方向。
由于油墨可防止矽胶和塑料黏合，所以该团队还将已打印好的添加微流体通道的薄片修改为现有设计，仅需使用标记进行绘制即可。Morin表示，这种能力，加上相对容易的生产，能让该技术吸引教育工和科学研究者。
史海拾趣
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