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港大開發液滴驅動新技術

By on October 5, 2021

原文刊於信報財經新聞「StartupBeat創科鬥室

壓電晶體表面上液滴三分叉自運動。(港大圖片)

壓電晶體表面上液滴三分叉自運動。(港大圖片)

香港大學機械工程系在液滴操縱取得關鍵突破,研究團隊發現在室溫下,若把一個冷、熱或揮發性液滴,滴落在壓電單晶鈮酸鋰(Lithium Niobate)的平滑表面上,液滴在無外力或能量供給下,會自發地沿直線移動一段長至50倍於液滴半徑的距離。因應晶體不同切割面形成的平面,液滴可分作單向、雙分叉,甚至三分叉方向移動。

論文刊《自然納米技術》

今次是科學界首次發現液滴在壓電晶體的表面可自動並定向地運動,論文已發表在國際期刊《自然納米技術》。港大機械工程系熱流科學與工程講座教授王立秋指出,液滴只要與接觸的晶體平面,有大約攝氏5度的溫和溫差,就能自行驅動。這現象在科研及應用有豐厚潛力,可用於熱管理、海水淡化、材料自動遞送等諸多領域。

室溫下若把一個冷、熱或揮發性液滴,滴落壓電單晶鈮酸鋰的平滑表面,即自發地沿直線移動一段長距離。(港大圖片)

室溫下若把一個冷、熱或揮發性液滴,滴落壓電單晶鈮酸鋰的平滑表面,即自發地沿直線移動一段長距離。(港大圖片)

傳統的液滴傳輸方法,是通過在固體表面上製造化學潤濕梯度,或各向異性物理結構,以精確輸運液體。而新技術的原理,在於一般受壓情況下,壓電單晶會產生電能。

帶着溫差的液滴,令晶體膨脹或收縮受壓,激發出電場,以驅動液滴朝固定方向運動;單向、雙分叉,甚至三分叉行走等運動方向,取決於壓電單晶材料的切割角度。

液滴可分作單向、雙分叉,甚至三分叉方向行走。(港大圖片)

液滴可分作單向、雙分叉,甚至三分叉方向行走。(港大圖片)

毋須外力可太空應用

港大博士後研究員唐欣補充,研究有助提供全新應對思路,解決一些長期在熱管理等難題,例如器件抗結冰(如機翼、電纜)、除霜,以及潮濕環境下的防霧系統等。

此外,在太空微重力環境下,積聚凝結的液滴無法通過重力牽引或移除。液體自驅不需外力的特性,對太空應用別具吸引力。

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