低雷诺数下人工珠 - 弹簧微载体的最优形状

基于微珠的微泳者是微尺度有效载荷输送的有前景系统。然而，其最优设计背后的原理尚未被完全理解。在此，我们研究了一种由三个任意形状的微珠通过两个弹簧连接而成的简单装置。我们解析地确定了正弦驱动下最有利的运动学参数，并展示了泳者如何从推者转变为拉者。对于携带货物的椭球微珠，我们在恒定总体积或表面积的约束下进行几何优化，旨在最大化装置的传输速度和效率。有趣的是，我们确定了两种主要的传输机制，它们源于泳者所面临的弹性力与阻力之间的竞争。我们构建了一个相图，指示何时因阻力最小化而出现最快游泳，何时因微珠间相互作用增强而出现最快游泳。