透過(guò)微觀實(shí)驗(yàn)室 可掌控軟性機(jī)器人運(yùn)行

美國(guó)內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校(University of Nebraska-Lincoln)研究團(tuán)隊(duì)透過(guò)壓力將橡膠和塑料緊緊粘在一起，簡(jiǎn)化小型流體輸送通道的生產(chǎn)。這些流體輸送通道可驅(qū)動(dòng)軟性機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，并能在微觀尺度上進(jìn)行化學(xué)分析。

據(jù)報(bào)導(dǎo)，矽樹脂(silicone)和塑料之間形成強(qiáng)力的化學(xué)鍵，可大幅減少生產(chǎn)和定制微流體裝置所需時(shí)間、復(fù)雜性和成本。該?；瘜W(xué)助理教授Stephen Morin表示，這種技術(shù)能以簡(jiǎn)化方式成功集成不同材料，并支持大量實(shí)際應(yīng)用，能為社會(huì)帶來(lái)不少新機(jī)會(huì)。

該團(tuán)隊(duì)在展示此技術(shù)的過(guò)程中使用一個(gè)基本的軟件程序來(lái)設(shè)計(jì)微流控網(wǎng)絡(luò)和一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)雷射打印機(jī)，將這些通道映射到一個(gè)透明的聚酯樹脂(Mylar)薄片上。研究人員將塑料片暴露在紫外線下并將其浸入溶液后，再將塑料片放在矽膠膜上并加熱。

結(jié)果除了打印機(jī)油墨標(biāo)記的路徑之外，塑料和矽膠牢牢地結(jié)合在一起。該團(tuán)隊(duì)將空氣或液體泵入這些未結(jié)合的部位時(shí)，流體以所施加的壓力決定的速度流過(guò)，而壓力比先前的黏合(bonding)技術(shù)所承受的高幾倍。

微流體網(wǎng)絡(luò)可容納多種液體的流動(dòng)和混合，基本上充當(dāng)用于分析化學(xué)技術(shù)的微觀實(shí)驗(yàn)室。通過(guò)微流體通道的氣流還可控制軟性機(jī)器人手臂、夾具和其它遠(yuǎn)程手術(shù)、太空探索和食品加工的零組件的運(yùn)動(dòng)。

制造商一般會(huì)將定制的掩模透過(guò)光投影到化學(xué)處理表面上，再將該圖案復(fù)制到橡膠中，最后再用塑料或玻璃覆蓋通道之前模制通道來(lái)創(chuàng)建微流體模式。但許多研究人員須將其設(shè)計(jì)交給專門生產(chǎn)設(shè)施代工，就算稍微修改一個(gè)設(shè)計(jì)，可能又要多等上一周。

相較之下，內(nèi)布拉斯加州大學(xué)團(tuán)隊(duì)僅需1小時(shí)就能生產(chǎn)出具微流控網(wǎng)絡(luò)的塑料矽段。而有別于傳統(tǒng)將矽膠黏合在一起的方法，該團(tuán)隊(duì)的技術(shù)使其能包含大量?jī)r(jià)格低廉、易于使用的商品塑料。

Morin及其同事還展示其黏合技術(shù)的其它優(yōu)點(diǎn)。他們發(fā)現(xiàn)，在用矽樹脂黏合之前對(duì)聚酯樹脂片材上弄出壓痕，可調(diào)整機(jī)械臂和夾具的運(yùn)動(dòng)。例如以90度的角度折疊幾次，將使機(jī)械臂更加卷曲。若以45度的角度產(chǎn)生壓痕，則會(huì)讓機(jī)械臂左右扭曲，這取決于研究人員將其折疊的方向。

由于油墨可防止矽膠和塑料黏合，所以該團(tuán)隊(duì)還將已打印好的添加微流體通道的薄片修改為現(xiàn)有設(shè)計(jì)，僅需使用標(biāo)記進(jìn)行繪制即可。Morin表示，這種能力，加上相對(duì)容易的生產(chǎn)，能讓該技術(shù)吸引教育工作者和科學(xué)研究者。