树叶芯片为小型机器人提供液压动力

近日，美国麻省理工学院（MIT）宣布了一项令人振奋的发明——一种名为“树叶芯片”的微流体装置。该装置灵感源于自然界中树木和植物的泵送机制，能够在芯片内部稳定地输送水和糖分长达数天。这一突破性成果已在《自然·植物》杂志上发表，有望为小型机器人提供低成本的液压动力装置。

无论是庞大的红木还是娇小的雏菊，树木和许多植物体内的木质和韧皮组织系统都能形成天然的液压泵。这些泵通过无能耗的渗透过程，能够将根部的水分泵送到顶部的叶片，同时将叶片中的糖分等营养物质反向输送回根部。虽然之前已有研究尝试模仿木质和韧皮的微流体泵，但那些设计往往只能维持几分钟的效果。

在的研究中，MIT机械工程学教授阿奈特·霍索伊及其团队进一步突破了这一局限。他们不仅模拟了木质和韧皮的功能，还将树叶的关键元素纳入了微流体装置中。新的“树叶芯片”融合了树叶通过光合作用输送糖分的过程，将糖分从叶片输送到韧皮部分，从而维持一个稳定的渗透压。这一创新使得水和营养物质在芯片中的循环时间从短暂的几分钟延长到数天。

“树叶芯片”的设计精巧而独特，它采用了一种类似三明治的结构。两个塑料滑片分别代表木质和韧皮组织，中间被一个半渗透性材料隔开。木质滑片内部的小通道充满着水，而韧皮滑片的小通道内则是糖水的世界。为了模拟树叶不断向韧皮补充糖分的过程，研究团队在韧皮滑片上覆盖了一层特殊的膜。

这项发明对于微型机器人在恶劣环境下的应用具有重大意义。长期以来，为微型机器人安装微型活动组件一直是一项既困难又昂贵的任务。而现在，“树叶芯片”的出现为微型机器人提供了一种新型的、低成本的液压系统。通过简单地补充糖分，这个芯片就能够提供强大的渗透压，使得微型机器人在不需要额外部件的情况下也能灵活运行。这不仅降低了成本，还提高了微型机器人在复杂环境中的适应能力。