中大科研開發隱形斗篷超材料
【本報訊】由香港中文大學物理系教授徐磊帶領的團隊聯同內地科學家,成功開發全球首個集隱形、聚集、旋轉等功能於一體的超材料裝置,具潛力用於開發新型細胞和生物組織培養、藥物遞送等裝置,為組織工程及藥物遞送技術帶來新設計方向。研究結果已發表於國際學術期刊《美國科學院院刊》。
多功能裝置 可3D打印
英國理論物理學家John Pendry早於2006年提出變換光學理論,利用特殊設計的光學材料扭曲光線,可讓光線繞過物體,令物體恍如隱形。基於此理論,科學家利用類似的物理場,包括聲波、機械波、水波、熱傳導及直流電場等,設計出許多既可隱形又能操控內部物理場的超結構裝置。但裝置只有單一功能,若要開發集多種功能、可簡易轉換功能的「超級裝置」,需要可調節度極高的材料參數。
研究團隊發現多孔介質流場是實現「超級裝置」的可行方法。多孔介質(例如一堆沙子)在結構上有大量可讓流體通過的微小縫隙,而多孔介質流場的流體運輸特性與孔隙大小有密切關係,只需稍微調節孔隙便可大幅度改變流場的運輸行為。
利用這特性,團隊在多孔介質流場中,成功開發集隱形斗篷、聚集器及旋轉器於一身的多功能超材料裝置;能以3D打印技術簡易製造,由多層的環狀多孔材料組成,每層均可獨立旋轉。研究人員可依照不同功能的設定,利用特別設計的手柄,將各材料層旋轉至特定位置,以調節孔隙大小,控制裝置內部流速的大小和方向,從而轉換和執行「隱形」、「聚集」和「旋轉」等不同功能。
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