颠覆:MIT科学家通过模拟树木 开发出新型仿生芯片供能装置

中研股份2017年3月22日讯  树木的木质部具有将水运送至树木顶部的通道组织,此外,韧皮部的通道组织可以储存糖和营养物质。在树木中,水分通过木质部输送至树木内部,然后通过半透膜的渗透作用进入韧皮部程。然后这些水分会在韧皮部中流向树根,并将养分输送给根部。

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近日,在美国国防高级研究计划局(DARPA)资助下,麻省理工学院的研究人员成功通过仿生树木的营养及水分传输方式,制备出“微流体泵”,使用方糖对芯片供能,为今后制备低成本小型机器人奠定基础。研究成果“Passive phloem loading and long-distance transport in a synthetic tree-on-a-chip”发表在杂志《自然-植物》上。

虽然研究人员此前已经开发出类似树的小型传输系统,但由于没有稳定的供糖源,水和糖之间的渗透平衡被破坏,导致系统只能正常运行几分钟。

为了解决这一问题,MIT的研究人员使用带孔塑料模拟树木的木质部和韧皮部通道。木质部通道充满水,韧皮部则包含水和糖分,两者之间通过一个半透膜分离。一个额外的膜被放置在韧皮部的通道,膜上面放置一块方糖,用来模拟树叶在光合作用过程中形成的糖分。然后该芯片连接一个管路,允许系统从水箱吸取水。因此,该芯片可以在几天内按照恒定的速率自动吸取水分。

该研究为开发低成本小型液压机器人提供了很好地解决方案。研究人员表示,该研究通过仿生,使用极低的成本实现了对复杂芯片的供能。在小型机器人系统中,从制造、集成到驱动都是很困难的,如果能够将本研究成果进行封装,可制备廉价的复杂小型机器人,这个“微流体泵”是朝这个方向迈出的一步。

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