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力学所“电弹性毛细”实验研究工作引起国际关注

2012.5.02

  4月25日,美国《科学》杂志网站主页以“液滴容器将使血液检测不再痛苦”为题,报道了中科院力学研究所赵亚溥研究员“纳微系统力学与物理力学”课题组关于“电弹性毛细”的实验研究结果(见图)。

  该报道指出:电弹性毛细(Electro-Elasto-Capillarity, EEC)将有效地避免待检测血样的样本液滴在传送的过程中的蒸发与污染,使“需要一滴血样的全面血液检验”成为可能,从而可以极大地减小患者的痛苦与检测所需的时间。报道还指出,液滴容器同样可以被应用于癌症的治疗中,当被包覆的微量药物输运到癌细胞附近时将药物释放,这样可以避免药物对于患者身体的危害。英国《新科学家》杂志网站主页将上述工作形象表述为“欢快的液滴随着节奏跳踢踏舞”,同步报道了该工作(链接),并专门为实验视频配上踢踏舞曲。

  该工作利用力学所自主开发建设的“跨尺度界面物理力学实验研究平台”,首次通过电场力、毛细力与弹性力的共同作用,从实验上实现了可控、可逆地包覆与释放微小液滴的过程,并称之为“电弹性毛细 (EEC)”。在交流电场下,通过高速摄像机观测到这一过程中液滴与薄膜发生周期性振动,就像液滴正在轻盈地舞动,因此也将这一过程叫做“液滴的踢踏舞”。而对于液滴的“舞动旋律”进行研究时发现,液滴与薄膜的摆动“旋律”比驱动电场的“旋律”刚好“高一个八度”(振动频率是输入频率的2倍)。而在不同的驱动频率下,液滴的振动幅度也会发生变化,在多个频率处出现谐振峰。

  上述实验研究的全文于4月25日在《英国皇家学会会刊A》在线发表(Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical & Engineering Sciences, DOI:10.1098/rspa.2011.0679 (2012))。实验的视频录像由英国皇家学会同步公开于YouTube视频网站(链接)。

  此前,该课题组在EEC方面的分子动力学模拟的相关研究成果作为封面论文发表在美国《物理评论快报》上(Physical Review Letters, 104 (24): 268101 (2010))。

  该系列研究工作得到了国家973计划、中国科学院重大科研装备研制项目、中国科学院重点部署项目和国家自然科学基金的大力支持。

  

  图. 美国《科学》杂志网站报道了本工作和实验视频(链接

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