研究人员通过改变表面刚度来控制水的运动

时间：2021-09-10 17:25:01 来源：

一项新发表的研究详细介绍了研究人员如何使用经过处理的durotaxis移动水滴。这一发现可能揭示出更多关于细胞和液体旋流度之间的对比度以及微流控技术，微尺度制造和有效涂层开发方面的产量进步的更多信息。

研究人员发现了一种在不施加热量，化学物质，电力或其他力的情况下沿着平坦表面驱动水滴的方法：所需要的只是在所需方向上改变表面的刚度。

事实证明，液滴更喜欢软点。

耶鲁大学工程学副教授兼研究首席研究员埃里克·杜弗雷斯尼（Eric Dufresne）说：“我们的发现表明，简单的物理参数（例如液滴的表面张力）可以将自发运动从一种刚度驱动到另一种刚度。” 6月24日发表在《美国国家科学院院刊》上。

研究人员的方法是受活细胞行为启发的。已知某些生物细胞会在称为durotaxis的过程中检测并沿着刚度梯度移动。当真核细胞向较硬的表面迁移时，研究人员发现液滴向较软的表面移动。

Dufresne说：“ Droplet durotaxis比细胞durotaxis简单得多。”“这类似于滚下山坡或在重力作用下掉落的球：这是不可避免的。”

虽然细胞和液体旋流度之间的反差尚未得到很好的理解，但耶鲁大学的发现可能揭示了更多有关这种普遍现象的信息。这项新的研究还可以在微流控技术，微尺度制造以及有效涂层的开发方面取得进展-所有这些都得益于液体的控制。研究人员认为，液体durotaxis可以为开发更节能的冷却系统提供基础。

第一作者耶鲁大学的罗伯特·W·斯泰尔（Robert W. Style）说：“小滴对表面的刚度有反应，因为它们会在表面上推拉。”“液滴就像是一个站在橡胶板上的人，他抓住橡胶板的任一侧并向上拉。如果床单较软，则对男人来说会更舒适，因为他可以挺直站立，而不是僵硬不屈。同样，液滴更喜欢位于表面上最柔软的部分。”

实验涉及将甘油液滴以柔软度和厚度梯度喷洒到平坦表面上，并使用光学显微镜观察。研究人员总共测量并记录了13,300个液滴的运动。他们发现液滴自发地从刚性区域移动到软区域，并且他们利用这种趋势将液滴引诱成包括Y在内的图案。

论文“用durotaxis来模拟水滴”包括作者的完整列表，包括耶鲁大学的John Wettlaufer。

耶鲁大学，瑞典研究委员会，国家科学基金会，教育，科学和技术部/韩国国家研究基金会，美国能源部和合子公司为这项研究提供了支持。

出版物：Robert W. Style等人，“用durotaxis图案化液滴”，PNAS，2013年6月24日； doi：10.1073 / pnas.1307122110

图像：黛博拉·海明威（Deborah Hemingway）和罗伯特·W·斯戴（Robert W.Style）

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