由芝浦工業大學前田信吾副教授領導的一個國際研究小組通過實驗證明,僅由化學能驅動的人造心臟等凝膠可用作不需要電子元件的自主泵。

 由於可穿戴設備的發展,所有機電一體化設備都變得更加複雜和小型化,並且設備所需的零件數量也有所增加。在研究中,為了從根本上消除這些裝置的複雜性,將裝置的動力源從電力改為化學反應,將電源、執行器、電子元件等元件更換為別洛索夫-扎博廷斯基(BZ) 反應 *. 我們建議將其合併為移動刺激響應聚合物凝膠(BZ 凝膠)並簡化它。

 但是,直到現在,BZ凝膠的機械能變化量很小,而且凝膠本身需要浸泡在化學溶液中,這限制了它的應用。因此,這次我們進行了演示實驗,以便我們可以提出一種實用的形式。

 首先,我們建立了一種放大BZ凝膠膨脹和收縮產生的機械能的方法。在BZ凝膠預先收縮的狀態下,與藥液一起被封裝,使BZ凝膠的膨脹量最大化,降低藥液處理的難度。然後,由於 BZ 反應引起的運動通過彈性膜的變形對外部油加壓。結果,加壓油介導機械能,成為像人造心臟一樣來回移動液體的能量,實現了由凝膠和膜組成的單一組合物製成的泵。

 該泵與生物體的親和力高,有望應用於藥物輸送等自動取藥的醫療領域。它也有望用於許多將化學反應轉化為機械能並加以利用的研究領域。

* 使用鈰離子催化劑,丙二酸與溴酸的氧化反應中的化學振動的典型例子。

論文信息:【科學報告】自振盪聚合物凝膠產生的自主油流

大學學報在線編輯部

這是大學期刊的在線編輯部。
文章由對大學和教育具有高水平知識和興趣的編輯人員撰寫。