纤细屈曲海生菌

拥有主动变形能力的三维可变形结构在自然界中广泛存在，可有效提高生物对复杂环境的适应性。受这一特性启发，研究人员已开发了多种基于水凝胶、液晶高分子、硅胶弹性体等的软材料体系，在外界不同条件的刺激下（如化学溶剂、温度、酸碱度、光等），实现了各式三维结构的可控形貌变换（Nature 2021, 592, 386；Nature 2019, 573, 205；Nature 2017 , 546, 632)。 但是，目前已有的方案主要基于软材料形貌的准静态调制，如何实现多种尺度下多模态各向异性形貌与结构的动态调控，非常具有挑战性。近期，香港中文大学张立教授团队与哈尔滨工业大学（深圳）金东东副教授，联合香港城市大学张甲晨教授、中国科学技术大学王柳教授，提出了一种新型的软材料结构动态形貌调控方法。该团队结合硬磁性颗粒与弹性体制备得到磁性弹性体，并使其在一端受限的条件下溶胀产生可控的屈曲结构，接着加以磁化形成各向异性的三维磁畴分布。得到的磁性弹性体在外界可编程磁场的驱动下，能够实现多模态三维形貌的动态可控变换，在微流体操纵、软体机器人等领域中具有广阔的应用前景。相关研究成果以 “Dynamic morphological transformations in soft architected materials via buckling instability encoded heterogeneous magnetization” 为题发表在国际著名期刊《Nature Communications》。 图 1. 条带形与晶格状磁性弹性体的动态形貌调控示意图。如图1所示，该研究首先将未充磁的钕铁硼微颗粒掺入硅胶弹性体前驱体中，在亲水修饰的玻璃基底上固化形成一端固定的条形或晶格结构。接着将其置于与硅胶极性相似的有机溶剂中（如甲苯、正己烷等），由于溶剂分子被弹性体吸收并扩散至高分子网络中，引发磁性弹性体的溶胀行为。但是，由于一端受到基板约束，磁性弹性体溶胀形成的轴向压缩力只能使其非均质变形，最终产生屈曲结构。屈曲结构的具体三维形貌可通过弹性体的三维尺寸、人造缺陷乃至晶格连接方式进行精准调控。此后，将屈曲变形的磁性弹性体置于强脉冲磁场下（约2.5T）磁化，再浸泡于不相溶的溶剂中（如乙醇）收缩至原始的条形或晶格结构，能够得到一定程度上“记忆”屈曲变形形貌的三维磁畴分布。此时，施加不同强度、方向或梯度的外加驱动磁场，磁性弹性体基于内部磁畴与外加磁场的磁偶极相互作用，便可产生如波浪、褶皱等的多模态动态三维变形。这种基于不稳定性屈曲变形设计并排布软材料内部磁畴取向（即“磁编程”）的方法，无需额外的模板设计与辅助，便可快速实现各向异性的非均匀磁化分布的。结合外加可调制磁场的精准驱动，能够产生自由度远超准静态形貌调制的多模态动态形貌变换。此外，如图2所示，为了阐明磁性弹性体的调控机制，该研究团队开发了一套分析模型与有限元计算方法，在条形和晶格结构屈曲变形、充磁乃至磁控变形的过程中，可有效反映并预测各参数对动态形貌的影响行为，可为今后磁性软体材料的设计和开发提供一定参考。 图 2. 屈曲变形编码的磁性弹性体的理论分析模型。（a-b）条带形与晶格状磁性弹性体的屈曲变形模型。（c-d）条带形磁性弹性体的理论与实际屈曲变形行为。（e）条带形磁性弹性体的磁化与磁驱动变形模型。（f-g）条带形磁性弹性体在不同几何尺寸与连接条件下的理论与实际屈曲变形行为。（h-i）条带形磁性弹性体的理论与实际磁畴取向分布。（j）条带形磁性弹性体的理论与实际磁驱动变形行为。最后，通过利用各式屈曲变形产生的不同微流体行为（如定向流体、混合流体、涡流），该研究结合高精度3D打印技术（nanoArch S130，摩方精密）制备的微型模板、微流控芯片和尺寸定制的微颗粒，成功将磁性弹性体用于液滴的可控融合与精准操控（图3），颗粒的尺寸筛选，微液滴的富集检测，微流控的混合增强，以及软体机器人的可控驱动（图4）。总之，香港中文大学张立教授团队与哈尔滨工业大学（深圳）金东东副教授提出了一种利用屈曲不稳定现象编码的新型磁编程方式，用以实现软材料结构形貌的动态调控，为今后磁性软材料跨尺度的多模态变形行为提供了一种研究手段，有助于今后更好地理解自然界中复杂形貌变换的潜在机制，拓展可变形结构在格式工程领域的应用价值。 图 3. 屈曲变形编码的条形磁性弹性体在外加驱动磁场下的动态行为。a-c. 不同磁场参数下产生的不同微流体分布。d-e. 在液滴融合与可控运输中的应用。 图 4. 屈曲变形编码的磁性弹性体在微颗粒尺寸筛选（a），微液滴富集检测（b），微流控辅助混合（c），软体机器人运动控制（d）中的应用示例。

金秋十月，又一届中国分析化学领域盛会-----“慕尼黑上海生化展”悄然来临。而上海光谱作为具有国际一流水平的分析仪器研发和生产制造商，将携我司，sp-3880zaa塞曼原子吸收光谱、sp-3803aa全自动原子吸收光谱、sp-2500科研型双光束大紫外、sp-1920专业型双光束紫外可见分光光度计、sp-600qse高效多通道溶剂萃取等多款国际先进水平国内高端分析仪器产品，参加此次盛会。展会期间上海光谱还将召开“sp-3880zaa交直流塞曼原子吸收光谱-----新品发布会及塞曼技术交流会”。展会开幕已经进入倒计时，上海光谱仪器有限公司诚挚邀请各位专家、忠实的合作伙伴，以及广大的客户，莅临参观指导。展会介绍 慕尼黑上海分析生化（analyticachina）是亚洲最大的分析和生化技术领域的国际性博览会，是业内领军企业全面展示最新技术、产品和解决方案的最佳平台。展会同期举办的analyticachina国际研讨会与研习班也是业内人士关注的焦点，其聚焦整个行业的发展，是科学技术和行业技术相互传递的理想平台。 慕尼黑上海分析生化展（analytica china 2016 ）将于2016年10月10-12日在上海新国际博览中心召开 上海光谱展台位置介绍 展位地址：上海新国际博览中心n2展厅浦东新区龙阳路2345号展览时间：2016年10月10-12日展位号：n2-2608上海光谱新品发布会介绍会议地址：上海新国际博览中心n3展厅浦东新区龙阳路2345号会议时间：2016年10月11日 13:00-15:00会议室：n3-b2发布新品：sp-3880zaa系列交直流塞曼原子吸收光谱 上海光谱再次诚挚邀请您，我们在“慕尼黑上海生化展”恭候您的到来。希望能展示给您，专注光谱的我们，现在更加专业！希望有阳光的地方，就有̷̷

3月4日下午，顺义区区委常委、副区长徐晓俊带队莅临海光公司开展参观调研工作。综保区管委会党组成员、办公室主任袁日晨、区政府联络员韩日、中地装集团党委书记、董事长周寅伦、中地装集团董事会秘书张旭等领导参加了调研活动。　　　　在海光公司总经理刘海涛的陪同下，徐晓俊一行参观了我公司的产品展示厅、研发中心和应用实验室，详细了解了海光公司的经营现状、研发体系和十四五发展规划。对公司生产的原子荧光、原子吸收、测汞仪、连续流动分析仪等系列产品给予了很高评价。　　徐晓俊对海光公司近年的工作业绩给予了充分的肯定，并鼓励海光坚持走创新发展之路，在产品研发和市场销售的环节上要瞄准国家急需、民生急需的产品，以市场为导向，扩大经营规模，积极探索现代化企业运行模式，夯实企业可持续发展的基础。同时，徐晓俊表示顺义区将继续为企业营造良好的发展空间和外部环境，全力为企业科技创新和发展提供服务，助推区内企业高质量运行，不断增强区内产业竞争力。