“Validere将这项技术开发成价格低廉的、一次性使用的检测试剂盒,它可用于任何地方,通过视觉识别不明液体,而且无需专用电源,”
Validere的联合创始人,首席执行官和首席技术官伊恩·伯吉斯说,他在SEAS读博士和威斯研究所进行技术开发时,合作开发了W-INK技术。

现在,启发工程的工程与应用科学约翰A保尔森学院(SEAS),一组来自哈佛大学的威斯研究所生物科学家已经网罗磁场来控制LCES的分子结构,创造微观三维聚合物的形状,可以是编程为响应多种类型的刺激而向任何方向移动。据PNAS报道,这项工作可能会产生许多有用的设备,包括太阳能电池板,它们会跟随太阳以改善能量捕获。

该技术被称为Validere,是哈佛大学的科学家和工程师共同创立的,已经获取种子资本的首轮投资并和哈佛大学一起在质量保证和流体识别应用方面,申请了全球独家许可协议。

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科学家们试图在实验室中用各种材料复制这种动态微观结构,并且对不明液体的化学组成和材料特性进行现场快速检测。类似于化学实验室用于检测液体pH值的石蕊试纸,当它与具有特定表面张力的液体接触时,探测器会改变颜色。变色条可以被编程以便精确地响应任何重要的液体所表现出的独特的表面张力。

另外,可以利用热响应和光响应特性来创建LCE,使得单材料结构现在能够具有多种形式的运动和响应机制。这些多响应LCE的一个令人兴奋的应用是创建覆盖有微结构的太阳能电池板,当它像向日葵一样在天空中移动时转向跟随太阳,从而导致更有效的光捕获。该技术还可以构成自动源跟踪无线电,多级加密,传感器和智能建筑的基础。我们的实验室目前有几个正在进行的项目,我们正在努力控制这些LCE的化学反应,以实现独特的,以前看不见的变形行为,因为我们相信这些动态生物启发结构有可能在许多领域中得到应用,
Aizenberg说,他也是SEAS的Amy Smith Berylson材料科学教授。

该技术也获得美国联邦铁路管理局的支持,埃森博格正在领导优化传感能力的研究,伯吉斯正在推动validere的软件开发和界面装置,在处理识别液体时,将视觉测试结果转化成推荐行动。该装置将与一次性带配套使用,让该设备包含现场测试套件,这种定制方式使得该设备可以识别任何液体或液体混合物。

美高梅官方网站 ,这种编程的形状变化可以用于创建仅在加热到特定温度时显示的加密消息,用于微小软机器人的致动器,或者可以打开和关闭粘性的粘合材料。该系统还可以使形状在通常需要输入一些能量来实现的方向上自动弯曲。例如,LCE板不仅经历了传统的平面外弯曲,而且还经历了面内弯曲或扭曲,伸长和收缩。另外,通过在聚合期间将LCE结构的不同区域暴露于多个磁场,然后在加热时在不同方向上变形,可以实现独特的运动。该团队还能够通过在聚合期间将光敏交联分子结合到结构中来对LCE形状进行编程以响应光重新配置。然后,当从某个方向照射结构时,面向光的一侧收缩,使整个形状朝向光弯曲。这种类型的自调节运动允许LCE响应于其环境而变形并且不断地重新定向以自主地跟随光。

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这个项目的关键在于我们能够通过在3D空间中任意方向对齐液晶来控制分子结构,这使得我们几乎可以将任何形状编程到材料本身的几何形状中,第一作者Yuxing
Yao表示,谁是Wyss创始核心学院成员Joanna
Aizenberg,博士实验室的研究生。由Yao和Aizenberg团队创建的微观结构由LCE铸成任意形状,可以根据热,光和湿度变形,并且其特定的重新配置由其自身的化学和材料特性控制。研究人员发现,通过暴露在合成它们时LCE的磁场前体,LCE内的所有液晶元素沿着磁场排列并在聚合物固化后保持这种分子排列。通过在此过程中改变磁场的方向,科学家们可以决定当加热到破坏其液晶结构取向的温度时,所得到的LCE形状将如何变形。当恢复到环境温度时,变形的结构恢复了它们的初始状态,

该技术在乔安娜·埃森博格,哈佛大学材料学教授艾米·史密斯·百里尔森,约翰A.保尔森工程与应用科学学院以及哈佛大学生物衍生工程威斯研究所的实验室进行开发,W-INK技术利用纳米材料的化学和光学特性,通过液体的表面张力,来区分液体。SEAS的电气工程教授Marko
Lon ar, Tiantsai Lin也为该技术的发展贡献了智慧。

询问有关自然如何运作以及是否有可能在实验室中复制生物结构和过程的基本问题是Wyss研究所价值观的核心,并且通常可以带来创新,不仅符合大自然的能力,而且可以改进创造新的材料和设备,否则就不会存在,威斯研究所创始主任唐纳德英格伯博士说,他也是哈佛医学院血管生物学的犹大民俗教授和波士顿儿童医院的血管生物学项目。
,以及SEAS的生物工程教授。该论文的其他作者包括James Waters,Ph.D。和Anna
Balazs,博士。来自匹兹堡大学;Anna
Schneidman,博士,崔嘉熙,博士,王og光,博士,哈佛SEAS的Nikolaj
Mandzberg,以及哈佛大学化学系的Shucong
Li。该研究得到了能源部和DARPA的支持。

在美国化学学会的期刊上发表了关于W-INK技术的一系列论文之后,2016年1月,埃森博格,Lon
ar和伯吉斯介绍了该技术的改进情况,它有能力利用比色试验来确定挥发性液体。相关文章发表在《科学报告》期刊上,引起的交通部的极大兴趣。这项技术能够快速确定原油的挥发性,因为原油一般是通过铁路运输的,因此,这项技术就可以帮助确定在野外提取点采用什么样的运输容器,还有助于防止意外爆炸。

壁虎的垫子臭名昭着的粘脚覆盖着刚毛 –
微观,毛发结构,其化学和物理成分和高度的灵活性使蜥蜴能够轻松地抓住墙壁和天花板。科学家们试图在实验室中用各种材料复制这种动态微观结构,包括液晶弹性体(LCEs),这些材料是附着液晶基团的橡胶网络,决定了LCE可以移动和拉伸的方向。到目前为止,合成LCE大多只能在一维或两维中变形,限制了结构在整个空间中移动并呈现不同形状的能力。

近日美国哈佛大学研究室研发出了一项新技术,这项“液体指纹”技术可以快速识别不明液体,并且对不明液体的化学组成和材料特性进行现场快速检测。

“这个想法通过哈佛大学快速转化为应用技术,这要得益于哈佛大学促进科学发现到应用的有机系统,”
埃森博格说,她是化学和化学生物学教授,也是生物纳米科学和技术卡夫利研究所主任。“我们在SEAS我的实验室进行了该技术的基础研究。哈佛技术开发办公室通过物理科学和工程加速器,指导和支持了我们的商业化战略。Validere将这项创新技术分拆出可行的商业产品。”

Validere的目的是将这项名为水印油墨的专利技术开发成便携设备,化学泄露首批处理人员可以用它来快速识别化学泄露品,或官方在油泵前就可以确定燃油等级。与其他液体识别和鉴定技术不同,哈佛大学的方案价格低廉、快速而且便携。

哈佛的物理科学和工程加速器提供了种子资金,使得埃森博格的团队能够将这项技术从实验室推进到中试阶段,并吸引进一步的投资。研究团队正在继续完善W-INK技术,来扩大它的应用范围。

“许多人把重点放在让设备小型化上面,但小型化往往是最容易的部分,”伯格斯说。”我们的解决方案和最大的困难在于,要简化数据,不需要技术人员来解释结果。在现场的任何人都可以立即知道结果,以及如何应对这个不明液体。”

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