在房屋涂料上面突然出現(xiàn)通常會讓人們看到罐子內(nèi)部。但普林斯頓大學的研究人員已將目光向上轉(zhuǎn)移到蓋子的下方，在那里，液滴圖案可以激發(fā)出制造顯微鏡小結(jié)構的新方法。

訣竅在于控制液滴，這些液滴在重力和表面張力等競爭影響下形成。10月26日發(fā)表在Nature Communications雜志上的一項新研究解釋了如何更加深入地了解這些高度動態(tài)，有時不穩(wěn)定的力量，以便廉價地快速制造通常需要更昂貴和耗時過程的物體?！拔覀円呀?jīng)廢除了模具，”普林斯頓大學化學與生物工程助理教授，該研究的首席研究員皮埃爾 - 托馬斯布倫說?！拔覀儾恍枰獫崈羰一蛉魏位ㄉ诘脑O備，因此工程師在設計過程中擁有更多自由。”

該團隊使用醫(yī)療設備中常見的硅膠，在一塊大小相當于光盤大小的盤子上傾倒一層薄薄的液體薄膜，然后在薄膜固化的同時翻轉(zhuǎn)倒置幾分鐘。沒有干預，液體硅膠凝結(jié)成不規(guī)則的液滴陣列 - 就像蓋子下的油漆一樣。但是，通過用數(shù)學精度蝕刻印版，用激光切割標記，研究人員將這些水滴“播種”成完美六邊形的網(wǎng)格，每個網(wǎng)格都有一個統(tǒng)一的尺寸。普林斯頓大學的博士后研究員，論文的第一作者喬爾·馬瑟洛特說：“重力想把液體拉下來。”“毛細管力要求表面最小變形。因此這兩種力之間存在競爭，從而產(chǎn)生結(jié)構的長度尺度?！?/span>

更復雜的實驗版本使用離心機代替重力，這使得團隊可以在不確定的范圍內(nèi)改變液滴的大小。在這個版本中，他們使用的塑料圓筒看起來像透明的冰球，而不是板材。多余的液體旋轉(zhuǎn)脫落并留下可預測的固化液滴圖案。該技術可以達到其機械極限，產(chǎn)生的結(jié)構晶格大約為10微米，是人類頭發(fā)寬度的一小部分。這些結(jié)構是原型，模擬了智能手機中常見部分的軟鏡頭?！靶D(zhuǎn)的速度越快，水滴就越小，”Marthelot說道，并指出他們可以制造的結(jié)構比迄今為止的結(jié)構還要小?！拔覀冋娴牟恢牢覀兊募夹g極限。只有離心機的極限?！?/span>

根據(jù)Brun的說法，導致這種行為的機械不穩(wěn)定性通常被工程師視為一種克星。它們是確定重量負荷或熱容量的物理閾值?！霸谶@種情況下，”他說，“我們利用了通常被視為糟糕的東西。我們馴服它并通過將其轉(zhuǎn)變?yōu)橹圃斓耐緩绞蛊浒l(fā)揮作用?！?/span>

研究人員表示，該技術可以很容易地擴展到大規(guī)模制造。隨著他們的方法的發(fā)展，他們計劃創(chuàng)造仿生設備，如模仿昆蟲眼睛的可充氣復合鏡片，或可用于醫(yī)療技術的軟機器人。麻省理工學院數(shù)學副教授J?rnDunkel說：“人們可以設想一種廣泛的潛在未來應用，從減阻或超疏水表面到微透鏡和人工睫狀地毯?！背薆run和Marthelot之外，另外兩位研究人員為這項研究做出了貢獻：Elizabeth Strong，以前是麻省理工學院的學生，現(xiàn)在是博士?？屏_拉多大學博爾德分校候選人;和洛桑聯(lián)邦理工學院的Pedro M. Reis。

文章信息：https://www.nature.com/articles/s41467-018-06984-7

（文章來源:Sciencedaily 科學網(wǎng)科學網(wǎng)轉(zhuǎn)載僅供參考學習及傳遞有用信息，版權歸原作者所有，如侵犯權益，請聯(lián)系刪除）