整合化学,流体流动和力学,推动在固定微观结构中自发形成三维 (3D) 图案

科学领域:

• 软物质物理学 软物质物理学
• 化学工程是化学工程的重要组成部分.
• 微流体学 微流体学

背景情况:

• 溶液中的酶反应可以驱动流体对流,将化学过程与流体动力学结合起来.
• 这种现象提供了通过化学生成的力量来控制软物质行为的潜力.

研究的目的:

• 研究如何利用反应对流来调整和控制软物质的动态行为.
• 模拟和理解由化学诱导的流体流动驱动的柔性柱子的自我组织.

主要方法:

• 在一个充满流体的腔室中,用酶涂层的灵活柱子系统的理论和计算建模.
• 模拟产生浮力驱动流量的酶反应对后动力学的影响.

主要成果:

• 化学生成的流体流动会在主动和被动两种位上都产生力,从而产生规律的,自我组织的模式.
• 观察到可控制的 kaleidoscopic 行为,由于酶特异性,在反应剂添加后变形的模式.
• 时空模式作为系统指纹,取决于酶类型,帖子放置,室高度和帖子属性.

结论:

• 反应-对流合提供了一个设计软物质的机制,可以在多种形态之间切换.
• 这种方法使微流体设备的自发重新配置和自动供电传感器的创建成为可能.