《Nature子刊》中國科學技術大學：高性能水凝膠轉子！具有不對稱孔隙率和減阻特性！
文章來源：新材料在線 更新時間：2023-01-12 14:28:15
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基于馬蘭戈尼效應的微型轉子因其在推進和發電方面的應用前景而備受關注。盡管進行了大量研究，但開發具有高旋轉輸出和燃油經濟性的 Marangoni 轉子仍然具有挑戰性。為了應對這一挑戰，中國科學技術大學的吳東教授團隊引入了一種不對稱孔隙率策略來制造由溫敏水凝膠和低表面張力麻醉代謝物組成的 Marangoni 轉子。將不對稱孔隙率的增強 Marangoni 推進力與精心設計的輪廓的減阻相結合，我們的轉子在旋轉輸出（約 15 倍）和燃油經濟性（高約 34%）方面領先于之前的研究。利用溫敏水凝膠，轉子可在 33s 內實現快速加油。此外，鐵粉摻雜劑進一步賦予轉子在磁刺激下的群體特定運動。值得注意的是，展示了包括動能傳輸、微型發電機和環境修復在內的多種功能，為設計小型旋轉機械開辟了新視角，并激發了機器人、能源和環境領域的研究人員。
文章要點：
1) 該研究將非對稱孔隙率的增強Marangoni推進與精心設計的剖面減阻相結合，所得到的轉子在旋轉輸出（~15倍）和燃料經濟性（~34%）方面均領先于之前的研究；
2) 此外，利用熱響應水凝膠，轉子在33秒內實現了快速加油，鐵粉摻雜劑則進一步賦予轉子在磁刺激下群體中的個體特定運動，同時也展現了包括動能傳輸、微型發電機和環境修復在內的多種功能，為設計小型旋轉機械開辟了新的視角。
圖 1：Stenus 和受生物啟發的 Marangoni 水凝膠轉子的羅夫甲蟲的推進機制。
圖2：表面張力分布和減阻形狀設計。
相關論文以題為High-performance Marangoni hydrogel rotors with asymmetric porosity and drag reduction profile發表在《Nature Communications》上。 |
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