液滴操控技術(shù)
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-05
液滴操控技術(shù)的實(shí)例教程
在過去的二十年里，液滴蒸發(fā)中的微流動(dòng)和顆粒沉積引起了科學(xué)家極大的研究興趣，這既因?yàn)檎舭l(fā)過程中蘊(yùn)含著豐富的物理學(xué)現(xiàn)象，例如常見的“咖啡環(huán)效應(yīng)”，又由于其在綠色印刷、微納器件制備、疾病診斷等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。同時(shí)，作為人體體液等復(fù)雜體系的一種簡(jiǎn)單模型，研究膠體液滴的操控、蒸發(fā)及顆粒沉積，可為未來空間探索任務(wù)中的復(fù)雜流體管理、資源再生與利用、宇航員生理狀況監(jiān)測(cè)等提供理論指導(dǎo)和技術(shù)支持。然而，蒸發(fā)中的膠體液滴是一個(gè)高度非平衡體系，存在復(fù)雜的傳熱傳質(zhì)和能量交換過程，顆粒沉積理論仍不完善，這大大限制了其應(yīng)用。
近期，中科院力學(xué)所微重力重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王育人團(tuán)隊(duì)針對(duì)空間中膠體液滴操控及液滴內(nèi)顆粒沉積動(dòng)力學(xué)的研究取得重要進(jìn)展。一是基于實(shí)踐十號(hào)（SJ-10）衛(wèi)星提供的高水平微重力實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，集成表面浸潤(rùn)性修飾、復(fù)雜流體均勻分散等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，發(fā)展了一套空間復(fù)雜流體管理系統(tǒng)，成功實(shí)現(xiàn)了膠體液滴在太空的生成和操控。相關(guān)結(jié)果發(fā)表在Langmuir (W. Li, H. Sun, D. Lan, and Y. Wang, 2018, DOI: 10.1021/acs.langmuir.8b00219)及Microgravity Sci. Technol. (W. Li, D. Lan, Z. Sun, B. Geng, X. Wang, W. Tian, G. Zhai and Y. Wang, 2016, DOI: 10.1007/s12217-016-9497-6)上，并授權(quán)多項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利。二是首次在咖啡環(huán)內(nèi)部發(fā)現(xiàn)了二維網(wǎng)絡(luò)狀圖案，提出去浸潤(rùn)和顆粒組裝之間的相互耦合機(jī)制是決定沉積結(jié)構(gòu)的主要原因。通過進(jìn)一步研究，發(fā)現(xiàn)重力沉降、氣液界面收縮及毛細(xì)補(bǔ)償流在蒸發(fā)不同階段的相互協(xié)同和競(jìng)爭(zhēng)共同影響了顆粒的聚集狀態(tài)，提出了正置和倒置液滴中顆粒運(yùn)動(dòng)的追擊和相遇機(jī)制。
展開 現(xiàn)在，一名飛行員只需要借助他們的大腦就能夠完成全部的作戰(zhàn)任務(wù)，完全不需要用手動(dòng)操控。
本月月初的時(shí)候，美國(guó)軍事研究機(jī)構(gòu)——國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）公布了一個(gè)2015年啟動(dòng)的項(xiàng)目，這個(gè)項(xiàng)目研發(fā)的新技術(shù)能夠賦予飛行員借助思維同時(shí)操控多架飛機(jī)和無人機(jī)的能力。
據(jù)防務(wù)一號(hào)網(wǎng)站報(bào)道，DARPA生物技術(shù)辦公室的負(fù)責(zé)人Justin Sanchez稱：“截至今天，大腦信號(hào)已經(jīng)能夠用于下達(dá)命令，并且同時(shí)操控三種類型的飛機(jī)。”Sanchez有可能已經(jīng)在DARPA 60周年紀(jì)念日的“神經(jīng)技術(shù)未來發(fā)展”會(huì)議上公布了這一研究成果，他的團(tuán)隊(duì)多年來不斷的獲得進(jìn)步。
早在2016年的時(shí)候，裝備了腦機(jī)接口（BCI）的志愿者就能夠在模擬飛行中操控一架飛機(jī)，并且同時(shí)操控另外兩架飛機(jī)處于飛行編隊(duì)中。DARPA生物技術(shù)辦公室的一位發(fā)言人聲稱，所有的操作都是志愿者借助大腦完成的。
在2017年的時(shí)候，癱瘓患者Nathan Copeland就能夠在另外一次模擬中操控一架飛機(jī)，而這一次借助的是觸覺反饋。如果飛機(jī)需要向一個(gè)特定的方向飛行，Copeland的神經(jīng)植入物就會(huì)在他的手上產(chǎn)生一種刺痛感。
DARPA發(fā)言人稱，由于這種人機(jī)接口利用的是植入或者連接到大腦感知和運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)層的電極，所以實(shí)驗(yàn)只能局限于那些存在各種不同癱瘓程度的志愿者。也就是說操控這些模擬飛機(jī)的人們已經(jīng)擁有了大腦植入物，或者至少有理由進(jìn)行這種植入手術(shù)。
為了嘗試和了解如何使這項(xiàng)技術(shù)變得更容易利用，并且不需要通過外科手術(shù)在人類大腦中植入金屬探針，DARPA最近啟動(dòng)了新一輪的免手術(shù)神經(jīng)技術(shù)項(xiàng)目（代號(hào)N3）。這個(gè)項(xiàng)目是為了讓這種非侵入式的裝置具備類似的能力，但是在外形上看起來更像腦電圖掃描帽。當(dāng)飛行員完成飛行任務(wù)之后就可以輕易取下來。
展開 比較M3DPen和其他金屬AM技術(shù)之間的差異和優(yōu)缺點(diǎn)，以確定最適合特定應(yīng)用場(chǎng)景的技術(shù)。
SEAS的研究人員開發(fā)出一種新的3D打印技術(shù)，該技術(shù)利用聲波從液體中產(chǎn)生具有前所未有的成分和粘度范圍的液滴。據(jù)研究人員稱，這種技術(shù)可以按需對(duì)無數(shù)材料進(jìn)行3D打印，并可用于合成生物制藥和化妝品，以及光學(xué)和導(dǎo)電材料。
目前，使用噴墨3D打印機(jī)制造用于藥物遞送的微膠囊。噴墨3D打印利用液滴形成固體，但它僅適用于粘度約為水的10倍的液體。然而，研究人員感興趣的許多液體更加粘稠。例如，生物制藥和生物打印中使用的生物聚合物和載有細(xì)胞的墨水的粘度至少是水的100倍。一些含糖的生物聚合物可能像蜂蜜一樣粘稠，粘度比水高25,000倍。
因此，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種獨(dú)立于流體材料特性的3D打印系統(tǒng)。他們利用聲波建立了一個(gè)系統(tǒng)，以幫助重力從粘性流體形成受控大小的液滴。
他們?cè)O(shè)計(jì)并制造了一個(gè)能夠產(chǎn)生的亞波長(zhǎng)聲諧振器一個(gè)受限的聲場(chǎng)，它使拉力大于打印機(jī)噴嘴尖端的正常重力的100倍。
蜂蜜滴在玻璃基板上
通過控制目標(biāo)位置，可以在任何地方小心地沉積和圖案化噴射的液滴。
研究人員對(duì)各種材料進(jìn)行了測(cè)試，包括蜂蜜，干細(xì)胞墨水，生物聚合物，光學(xué)樹脂和液態(tài)金屬。
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液滴操控技術(shù)的最新內(nèi)容
High-Throughput Metal 3D Printing Pen Enabled by a Continuous Molten Droplet Transfer
Chan Kyu Kim, Dae-Won Cho, Seok Kim, Sang Woo Song, Kang Myung Seo, and Young Tae Cho
本文討論的是金屬3D打印技術(shù)
在過去的二十年里，液滴蒸發(fā)中的微流動(dòng)和顆粒沉積引起了科學(xué)家極大的研究興趣，這既因?yàn)檎舭l(fā)過程中蘊(yùn)含著豐富的物理學(xué)現(xiàn)象，例如常見的“咖啡環(huán)效應(yīng)”，又由于其在綠色印刷、微納器件制備、疾病診斷等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。同時(shí)，作為人體體液等復(fù)雜體系的一種簡(jiǎn)單模型，研究膠體液滴的操控、蒸發(fā)及顆粒沉積，可為未來空間探索任務(wù)中的復(fù)雜流體管理、資源再生與利用、宇航員生理狀況監(jiān)測(cè)等提供理論指導(dǎo)和技術(shù)支持。然而，蒸發(fā)中的膠體液滴是一個(gè)高度非平衡體系
（原標(biāo)題：Military Pilots Can Control Three Jets at Once via a Neural Implant）
網(wǎng)易科技訊9月20日消息，美國(guó)軍方正試圖讓士兵們更容易地遠(yuǎn)距離作戰(zhàn)。隨著無人機(jī)戰(zhàn)爭(zhēng)的不斷涌現(xiàn)，飛行員已經(jīng)首次能夠坐在美國(guó)的辦公室，就在中東地區(qū)投下炸彈。現(xiàn)在，一名飛行員只需要借助他們的大腦就能夠完成全部的作戰(zhàn)任務(wù)，完全不需要用手動(dòng)操控。
SEAS的研究人員開發(fā)出一種新的3D打印技術(shù)，該技術(shù)利用聲波從液體中產(chǎn)生具有前所未有的成分和粘度范圍的液滴。據(jù)研究人員稱，這種技術(shù)可以按需對(duì)無數(shù)材料進(jìn)行3D打印，并可用于合成生物制藥和化妝品，以及光學(xué)和導(dǎo)電材料。
