四虎院影www4huTV开放青年四虎院影www4huTV开放青年- (2025已更新(头条/腾讯)

仿生“蝴蝶效应”服务健康检测中国团队研发出新型无泵空气采样器

　　中新网北京8月14日电 (记者孙自法)记者8月14日从中国科学院理化技术研究所(理化所)获悉，该所仿生智能界面科学中心董智超研究员团队从蝴蝶的“卷喙饮蜜”行为中获得启示，最新研发出一种名为“液膜破裂驱动毛细管富集”(FACE)的新型无泵空气采样器，可服务呼吸系统传染病与空气污染的低成本便捷检测，助力全球健康公平。

卷曲蝴蝶喙管。中国科学院理化所供图

　　研究团队介绍，在自然界，大多蝴蝶伸着长“吸管”(喙)吮吸花蜜，也有蝴蝶“另类”地把吸管卷成一个圈，在环中吐出一小片液膜。他们用X光透视相机追踪发现，当液膜被吸薄到极限、突然破裂的瞬间，破裂产生的力如同无形之手，将整片水膜中的液体瞬间“拽”进食道，一滴不剩。这毫秒级的“脆响”式抽吸，高效又省力，释放的正是液体表面的“能量皮肤”即表面能。

　　这一基于界面热力学的自然现象，为破局无泵空气采样提供了全新思路。受此启发，研究团队用3D打印做出一个微型“环形跑道”——一个硬币大小的塑料环，中间挂着一层薄薄的液体膜，环的内部藏着毛细管道，模仿蝴蝶吸管里的食物通道。工作时，液体膜暴露在空气中，就像一张粘性“飞毯”，空气中的有害气体、病毒飞沫、农药微粒撞上它，就会被温柔地“粘住”。

　　同时，这种液态薄膜不仅在实验室状态稳定，还能绑在植保无人机上，在强气流中坚持30秒捕获农药残留，实现让农民不再凭感觉等安全期，无人机飞过即可确定下地时间。

搭载无人机农田高空采样。中国科学院理化所供图

　　在此基础上仿生研发的新型无泵空气采样器，采样后只要用检测试纸轻轻一碰出口端，触发液膜破裂，其瞬间就像蝴蝶喝水那样，把收集到的所有液体连同里面的“猎物”，一起通过毛细管道送进检测试纸条里，而且整个过程不需要泵、不需要电，全靠物理规律自动运行。

　　对比传统的气溶胶采样器，新型无泵空气采样器检出灵敏度高出两个数量级；传统设备可能因多种因素导致性能低下，而新型无泵空气采样器实现“采集-回收-检测”一体化，收集与回收效率均近100%，实现痕量生物标志物高保真富集。

　　研究团队指出，新型无泵空气采样器以低至0.87元人民币(约合0.12美元)的单次材料成本和完全无源驱动设计，提出一种实用的底层空气采样技术方案，从而为气溶胶富集与空气采样技术带来了思维上的底层范式革新：以前，人们总想着用更大的力气去“吸”到更多；现在，科学家利用液膜破裂本身来释放能量，用精巧的物理设计取代笨重的机电设备。

　　对于全球几十亿生活在电力不稳、医疗资源匮乏地区的人们来说，这种无需电源、无需专业培训、随手可用的空气检测工具，可能是通往健康公平的一把钥匙。

本项研究的相关对比示意图。中国科学院理化所供图

　　新型无泵空气采样器研发成果论文，近日在国际学术期刊《美国国家科学院院刊》(PNAS)发表。研究团队认为，这项仿生“蝴蝶效应”服务空气检测的技术应用，或许将掀起一场便携式空气监测的革命。(完)

【编辑:王祎】

直接打开

分享成功

热门导读

《四虎院影www4huTV开放青年》

发布时间:2026-08-17 15:45:47 3d肉蒲团下载来自湖南

柬埔寨吴哥古迹今年以来收入大增VIPER是美国重返月球的“阿耳忒弥斯”计划重要组成，后者旨在最早于2025年将美国宇航员再次送上月球。以色列在未来几年内将接收自己的KC-46，此类训练有助于缩短以色列接收新空中加油机后形成作战能力的时间。法德同一天宣布全国“封城”当地时间10月28日晚，法国总统马克龙宣布，法国从10月30日起重新实行封锁措施，以应对疫情的迅猛反弹，人们只被允许离家去工作、购买生活必需品、寻求医疗帮助及每日外出运动一小时，限制措施将一直持续到12月1日。

本文来自网友发表，不代表本网站观点和立场，如存在侵权问题，请与本网站联系删除！