基于光控拓扑切换的细观流体力学传达器

基本信息
批准号:11904106
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:26.00
负责人:Satoshi Aya
学科分类:
依托单位:华南理工大学
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
液晶构象动力学拓扑结构
结项摘要

Soft mechanics or mechanical transducer technology has become a hot spot towards many important future applications such as soft robotics, biological assay, medical aiding and the like. This research proposes to combine structural light technology and viscoelastic transducing capability of fluid topological defects, and to explore it in depth. It is proposed to utilize a network of topological defects in fluids as a mechanical transducing medium to perform complex motions on various objects embedded in the fluids. In details, we will prepare nano/microscopic colloidal particles of various topology as objects to be controlled in a fluid, and they will be assembled into various multi-body patterns through a network of topological defects in a photoresponsive fluid with liquid crystallinity. The topology of the network of topological defects will be controlled in a real time by designing and utilizing dynamic structured light with spatial distributions of polarization and light intensity. Since the variation in topology of the network of the topological defects produces anisotropic forces arising from their anisotropic viscoelastic nature, it should mimic the function of bioarticular as a link or joint for realizing a fluid mechanics. The complex motion of the colloidal assembly in the fluid will be achieved by utilizing the motion of the topological defects.

基于软物质的力学传达器已成为目前国内外研究的热点,它对于软机器人、生物化验、医疗辅助等未来的应用有着重要的实际意义。本课题结合结构光技术和基于流体拓扑缺陷的力学转换性质对流体力学传达器提出一个新的概念,并进行深入探索。拟利用流体中的拓扑缺陷网络作为力学传达媒体对各种物体进行复杂运动。具体而言,制备各种形态的微纳米胶体粒子作为流体中的被控制物体,使用其在光响应性液晶态流体中通过拓扑缺陷网络组装成各种多体形态。通过设计与利用拥有偏光和强度的空间分布的动态构造光,实时地控制流体拓扑缺陷网络的形态和连接模式。因为拓扑缺陷网络的形态和连接模式的变化会产生各向异性的粘弹性,其可模仿生物关节作为流体力学传达器的链接处或关节。最终利用其运动实现流体中的胶体组装体的复杂运动。

项目摘要

基于软物质的力学传达器已成为目前国内外研究的热点,它对于软机器人、生物化验、医疗辅助等未来的应用有着重要的实际意义。本课题以光作为激发外场,研究了光与流体拓扑缺陷的相互作用,实现了某些力学转换性质,对流体力学传达器提出一个新的概念,并进行深入探索。本课题利用了流体中的拓扑缺陷网络作为力学传达媒体对各种物体进行复杂运动。具体而言,在无胶体和基于各种形态的微纳米胶体粒子的情况下,制备出各种拓扑缺陷主体,使用其在光响应性液晶态流体中通过拓扑缺陷网络组装成各种多体形态。通过光照射,我们实现了实时地控制流体拓扑缺陷网络的形态和缺陷连接模式,通过实验和理论的结合深度理解了胶体流体中的液晶弹性性质的空间变化和坡度对胶体组装体的连接方式和变形的影响。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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