調節表面張力實現高速運轉自驅動微馬達點亮LED燈

　　記者近日從中國科學技術大學了解到，該校工程科學學院微納米工程實驗室吳東教授、褚家如教授課題組，基于數字微鏡陣列（DMD）系統，利用激光光場調制技術，加工出一種新穎的高性能自驅動水凝膠微馬達，并探究其在動能傳輸、微型發電機等方面的應用前景，為微型旋轉機械的設計與制造開拓了新方向。相關研究成果近期發表在《自然·通訊》上。

　　自驅動現象是由表面張力梯度引起的，被稱為馬蘭戈尼效應。受此啟發，研究人員基于DMD的激光光場調制技術，利用水凝膠和表面活性劑，設計并加工出具有非對稱孔隙微結構和三次樣條曲線外形的自驅動微馬達。該自驅動微馬達能如同突眼隱翅蟲一般，在自身周圍緩慢分泌表面活性劑，調節周圍表面張力分布，從而驅動自身高速轉動。相比于現有報道中的類似體系，該研究中的自驅動微馬達性能得到極大提升。以轉動輸出和燃料效率這兩個歸一化參數為標準，該自驅動微馬達的轉動輸出提高了15倍，燃料效率提高了34%。

　　為進一步探索自驅動微馬達的應用前景，研究人員將自驅動微馬達應用于微型發電機中，通過自驅動微馬達帶動磁鐵在線圈中運動，從而產生感應電壓，在通過二極管整流和電容儲能升壓之后，產生的電能將LED燈點亮。

　　為了更好地控制自驅動微馬達的運動行為，研究人員在微馬達中摻雜納米鐵粉。通過不同磁場，實現了對微馬達自驅動行為的精準控制。此外，這種磁控行為還可以作用于多個微馬達，實現多個微馬達沿著同一或不同半徑的軌道進行公轉。