机器人液压系统哪家强？“树叶”芯片来帮忙！

材料牛注：近日，麻省理工大学研制出新型芯片，模拟树木结构制成“微流体泵”。此项进展有望改善微型机器人中的液压系统，实现单糖立方体为机器人供能。

如果你是New Atlas的忠实读者，就会知道科学家们喜欢把各种各样的东西放在芯片上。仅仅在2016年，我们就已经报道过芯片上的肺、芯片上的胎盘、芯片上的肾和芯片上的心脏。 现在，麻省理工学院的一个研究团队对芯片的热情已经超出了人体，并把一整棵树放在了芯片上。这一进展可能会改善微型机器人中的液压系统，甚至可以实现单糖立方体供能。

放置在芯片中的生物建模元素，可以使科学家能够进行实验、测试出实验方法以及进行观察，这是其他方法所不能做到的。麻省理工学院研制的这种新型芯片使研究人员能够模拟树木中天然的“泵”。此外，即使没有任何电源或机械装置，在实验室中这种设备也能够使液体流动数天。

具体来说，这种芯片能够模拟树木中的木质部和韧皮部。其中，木质部是一个由组织填充的通道，它使水分在树木中向上传输；其他的通道称为韧皮部，糖分和营养物质储存在其中。在树木中，水分通过木质部向上传输，随后，经半透膜的渗透作用进入韧皮部。这些水分再通过韧皮部流下来，把营养物质带到根部。

尽管研究人员之前已经开发了基于树的迷你系统，但系统总是在数分钟内停止输送。这是因为它缺少一个稳定的糖分来源，就像叶子中光合作用会产生糖分。因此，水和糖之间维持渗透的良好平衡会被打乱。

为了解决这个问题，麻省理工学院的研究人员通过钻入塑料“滑梯”模拟木质部和韧皮部的通道。模拟出来的木质部通道充满了水，而韧皮部通道中含有水和糖分，它们由半透膜隔开。一个外加的膜放置于韧皮部上，再将糖立方体置于膜上，从而再现树叶在光合作用中产生的糖分。接着，芯片被连接在管道上，以便系统把水从水箱中向上运送。

果然，芯片成功地使水自行抽上来并以恒定速率送入烧杯中。这个过程持续了数天。诚然，在芯片上模拟树木看上去是一个有趣的思想实验，但这个项目的目的是寻找一种经济实惠的方法去开发小型机器人的液压系统。

“这项工作的目标是用低成本完成复杂的工作，就像我们在大自然中看到的那样。”麻省理工学院机械工程系教授兼执行副院长Anette Hosoi说道。“在一棵树上再添加叶子或木质部通道是很容易的。但对小型机器人来说，从制造到集成再到驱动，一切都很难。如果我们能为复杂工作经济化添砖加瓦，那将是非常激动人心的事情。我认为这些‘微流体泵’是我们朝这个方向迈出的第一步。”

但这一步有多大？

“如果你用一种巧妙的方法设计机器人，你完全可以在它身上贴一个糖块，然后随它去。”Hosoi说。

原文链接：Tree on a chip could lead to sugar-powered robots.

文献链接：Passive phloem loading and long-distance transport in a synthetic tree-on-a-chip.

本文由材料人编辑部丁菲菲提供素材，杨婧编译，万鑫浩审核，点我加入材料人编辑部。

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