弹性体聚焦将水力学原理应用于固体材料以构建巨位移微机械致动器
应用物理
2017-11-21 v1
摘要
材料科学中一个持续的挑战是如何创造可由电或热产生形状变化或位移的活性材料。在此我们借鉴水力学原理，特别是受限几何结构可用于将膨胀聚焦于大位移，来创造具有放大形状变化的固体材料。具体而言，我们将弹性体聚二甲基硅氧烷（poly(dimethylsiloxane)）片约束于两层较刚性层之间，并通过局部电阻加热使其向压印通道聚焦膨胀，由此产生的相对位移是未受限几何结构的10倍。我们利用该效应制造了电控微流控阀，其在小于100 ms内开合，可循环>10,000次，并以低至20 mW的功率运行。我们通过改变尺寸、构型与材料来研究该机制并建立设计规则。我们通过制造额外器件展示了弹性体聚焦的通用性，其中局部加热与膨胀或通过感应耦合无线产生，或用激光光学产生，从而实现微流控阀沿通道的任意动态定位。
引用
@article{arxiv.1711.07102,
title = {Elastomeric focusing enables application of hydraulic principles to solid materials in order to create micromechanical actuators with giant displacements},
author = {Nate J Cira and Jason W Khoo and Mika Jain and Jack T Andraka and Morgan L Paull and Amber L Thomas and Kevin Aliado and Chad Viergever and Feiqiao Yu and Jonathan B Li and Canh T Nguyen and Michael Robles and Ismail E Araci and Stephen R Quake},
journal= {arXiv preprint arXiv:1711.07102},
year = {2017}
}
备注
9 pages, 4 figures, and supplemental material