《Nature子刊》中国科学技术大学：高性能水凝胶转子！具有不对称孔隙率和减阻特性！
文章来源：新材料在线 更新时间：2023-01-12 14:28:15
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基于马兰戈尼效应的微型转子因其在推进和发电方面的应用前景而备受关注。尽管进行了大量研究，但开发具有高旋转输出和燃油经济性的 Marangoni 转子仍然具有挑战性。为了应对这一挑战，中国科学技术大学的吴东教授团队引入了一种不对称孔隙率策略来制造由温敏水凝胶和低表面张力麻醉代谢物组成的 Marangoni 转子。将不对称孔隙率的增强 Marangoni 推进力与精心设计的轮廓的减阻相结合，我们的转子在旋转输出（约 15 倍）和燃油经济性（高约 34%）方面领先于之前的研究。利用温敏水凝胶，转子可在 33s 内实现快速加油。此外，铁粉掺杂剂进一步赋予转子在磁刺激下的群体特定运动。值得注意的是，展示了包括动能传输、微型发电机和环境修复在内的多种功能，为设计小型旋转机械开辟了新视角，并激发了机器人、能源和环境领域的研究人员。
文章要点：
1) 该研究将非对称孔隙率的增强Marangoni推进与精心设计的剖面减阻相结合，所得到的转子在旋转输出（~15倍）和燃料经济性（~34%）方面均领先于之前的研究；
2) 此外，利用热响应水凝胶，转子在33秒内实现了快速加油，铁粉掺杂剂则进一步赋予转子在磁刺激下群体中的个体特定运动，同时也展现了包括动能传输、微型发电机和环境修复在内的多种功能，为设计小型旋转机械开辟了新的视角。
图 1：Stenus 和受生物启发的 Marangoni 水凝胶转子的罗夫甲虫的推进机制。
图2：表面张力分布和减阻形状设计。
相关论文以题为High-performance Marangoni hydrogel rotors with asymmetric porosity and drag reduction profile发表在《Nature Communications》上。 |
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