化学波浪上冲浪：一种简单而动态丰富的两球响应性凝胶游泳器

自振荡凝胶是化学响应性高聚物黏合剂，耦合到刺激 solute 的振荡化学反应。当刺激 solute浓度场呈振荡变化时，响应凝胶会周期性地膨胀和收缩，排出其吸附的水分，然后在返回至亲水态时重新膨胀。当局部刺激浓度跨越临界值时，这一体积相变发生，聚合物链的亲水性发生突变。这些凝胶用于制作表面爬行者或其他脉冲式机器，但本文表明，由两个振荡凝胶球通过刚性棒连接而成的简单系统也能在无惯性的斯特oks定律下游泳——尽管速度较慢。为了量化凝胶的收缩和膨胀及其相关流动，我们开发了采用Brusselator模型生成振荡化学浓度并耦合至凝胶和流体动力学的连续介质力学模型。我们推导了这些游泳器游泳速度的解析结果，并在浸入刺激浓度浴中时，识别出两种行为模式：'摆摆'和'冲浪'。尽管速度不如有鞭尾的游泳器快，但该系统的相对简单性——无关节或运动部件——使其适合大规模生产。