中国科学家成功实现各种复杂流体的全光操控获国际关注

来源:中国新闻网 2016-09-08 18:09 http://www.mnw.cn/ 海峡都市报电子版

　　中新网上海9月8日电 (记者陈静)微量液体传输是涉及诸多领域的重要问题，用光来驱动液体？这不是科幻。中国科学家创造性自主研发了新型液晶高分子光致形变材料，构筑出具有光响应特性的微管执行器，可实现对包括生物医药领域常用液体在内的各种复杂流体的全光操控，令其蜿蜒而行甚至爬坡，仿若具现了微尺度下的神奇驭“水”本领。

　　复旦大学8日披露，该材料科学系与聚合物分子工程国家重点实验室俞燕蕾教授团队关于光控微流体领域的最新研究成果：Photocontrol of fluid slugs in liquid crystal polymer microactuators (Nature，2016，DOI 10.1038/nature19344)当日在《自然》(Nature)杂志发表。该文章第一作者为复旦大学材料科学系博士吕久安，通讯作者为俞燕蕾教授，复旦大学校友、北京大学教授陈尔强参与协作。相关研究成果已申报中国发明专利和国际PCT专利。

　　俞燕蕾当日表示，该微管执行器应用价值相当可观，有望在生物医药设备、生化检测分析等诸多领域“大展拳脚”。她说，当光源成为操控手段，外接驱动设备将不再必要，相关系统可以大幅实现“瘦身”。据了解，俞燕蕾团队别出心裁地设计构建出一种微米尺度液晶高分子微管执行器，兼具流体通道和驱动泵的双重功能，以全然不同以往的方式获得利用光来操控微管中液滴运动的“神通”。

　　据悉，以往报道的液晶高分子材料无法满足三维立体形状执行器的实际加工需要。如何设计一种加工性能优越、能够制成微管执行器的新型液晶高分子材料？团队注意到，生物动脉血管管壁因其层状结构的存在，可承受高达2000毫米汞柱的压强，可谓异常坚韧。受此启发，仿生设计一种全新结构的线型液晶高分子材料最终成为问题的解决之道。

　　团队成功制备出超高分子量的新型光致形变液晶高分子材料。这种线型液晶高分子，拥有良好的机械性能，其断裂伸长率可达传统交联液晶高分子的100倍，是新一代高性能液晶高分子光致形变材料。采用该材料，俞燕蕾教授团队已成功构筑直形、Y形、S形及螺旋形自支撑微管执行器，可用于在光照条件下操控不同类型的液体运动。

　　俞燕蕾教授团队的研究成果有效克服了现有光控微流体技术的不足，其设计构筑的微管执行器是一种全新概念的微流控技术。

　　国外同行专家对此给出了“超越现有的微流体操控技术，是具有真正开创意义的优秀成果(Superior to all existing technologies; very nice piece of work with real openings)”的评价，并对其未来应用前景予以充分肯定，称这项技术必将引起众多领域科学家的广泛兴趣。(完)