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科学家研制出世界上最小发动机

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摘要:英国剑桥大学研究人员2日报告研制出世界上最小的发动机,并认为这种发动机将来有望用于各种纳米机器,包括在人体内部工作的医疗机器人。据研究人员发表在新一期美国《国家科学院学报》上的论文,这是一种胶体发动机,由金纳米颗粒和温度响应性聚合物聚N-异丙基丙烯酰胺组成,利用金属颗粒的分子间作用力(又称范德华力)进行工作。

科学家研制出世界上最小发动机

室温下,该聚合物在水中充分伸展,金纳米颗粒之间由于静电作用相互排斥。但当温度升高到32摄氏度以上,该聚合物突然收缩,并在金纳米颗粒表面形成一层疏水薄膜,导致颗粒在水中发生聚集形成一个大的聚集体。当温度再次降到32摄氏度以下,聚合物遇水膨胀,此过程会产生巨大驱动力,大的聚集体像爆炸那样瞬间分裂成许多金球。

论文第一作者、剑桥大学卡文迪什实验室的丁涛博士说,人们此前制造出一系列微型发动机,但是它们响应速度慢,驱动力小;而他们的发动机把范德华力以弹性势能的形式存储在温度响应性聚合物之中,可以通过温度变化或者光热驱动,具有响应速度快、驱动力大的特点,克服了传统微型发动机的瓶颈。

丁涛说,短期来看,该研究成果可用于控制微流体阀门的开关、生物检测以及药物筛选;长期来看,它可用于纳米机器人进行纳米医疗以及微纳机电系统等领域。总之,这种微型发动机有可能成为各种纳米机器的重要动力源泉。

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