微凝胶的首次“跳跃”; 通过弹性不稳定性加快致动速度

2017-12-19

灵感来自捕蝇草的捕虫作用,3D微水凝胶装置中膨胀引起的跳跃屈曲可以产生令人惊讶的快速驱动。 我们证明了通过结合弹性不稳定性,弹性能量能被有效储存并迅速从装置释放。利用其快速的驱动速度,该装置甚至可以在润湿时自行跳动。

 

 

图片:润湿时微凝胶的跳跃(参见ESI,†视频3)。数字表示动作的顺序。该设备被置于玻璃基板上


(1)当溶剂液滴于左腿时


(2)溶剂不仅包围腿部,还通过毛细血管作用填充了装置中所有微流体网络。 即使在腿周围的溶剂蒸发后,嵌入式微流体通道仍然充满溶剂,导致腿向外弯曲


(3-5)两条腿向外弯曲,设备就可以跳起来了


(6)随着通道中的溶剂进一步蒸发,腿在去溶胀过程中回弹到原始形状,发生跳跃屈曲。 这种快速运动对跳跃产生足够的推力。装置跳出视野范围


(7)并在初始视野外被发现


(8)十字标记表示设备的初始位置。 比例尺显示为1毫米。