自振荡凝胶的仿生运动

定向运动是生命体最基本的功能,是其进化、生存和繁衍的前提。近年来为了研究生命体的运动机制,许多人工系统被相继开发并用于模拟部分生命体的运动行为。在诸多人工仿生系统里,自振荡凝胶由于同时具有内部驱动产生动能、运动定向性、无缆化和环境自适应等性能而备受瞩目。本文介绍了自振荡凝胶仿生运动的化学-机械能转换的理论根源并综述了仿生运动模式研究近期的进展,在此基础上展望了自振荡凝胶运动研究面临的机遇、挑战和未来发展方向。     

软机器人的运动行为研究进展

软机器人的出现不仅弥补了传统机器人的缺点,并逐渐成为机器人领域的热点和前沿之一,近年来该领域研究进展十分迅速。本文总结了典型软机器人的运动行为的研究进展,介绍了软机器人按材质类型的分类(包括液晶软机器人、生物分子软机器人、PDMS软机器人、液体软机器人和自振荡凝胶软机器人)及其功能和潜在应用,讨论了当前不同类别软机器人运动的特点和存在的问题,在此基础上展望了软机器人领域面临的机遇、挑战和未来发展方向。     

光驱动一维活性凝胶自发定向运动

许多生物都具备一种自发响应环境刺激进行自动运动的本能。光照是一种强有力的外部刺激,且对生物系统具有正负驱动的双重效应;本实验设计了一个一维活性BZ凝胶体系,利用钌催化BZ反应的光敏性,控制凝胶振荡频率,驱动凝胶进行定向自发运动。同时,我们修正了V. V. Yashin 提出的BZ响应胶模型活性凝胶光强频率曲线进行模拟,揭示光驱动活性凝胶运动的本质。这有助于研发新型仿生智能机器人来对生物系统响应外部刺激的自发运动进行研究。     

仿生螺旋结构微马达研究进展

微型马达是对传统马达系统的功能拓展和有益补充,在污水处理、环境监测修复、靶向手术和药物输送等方面拥有潜在应用前景。在流体环境中,高效率驱动性能是微型马达面临的重要挑战。依据理论和研究实践,人们普遍选择仿生螺旋结构作为马达的微驱动策略,并取得诸多新进展。本文从螺旋结构驱动的理论研究、螺旋微结构制备方法、螺旋马达的驱动机制和应用基础研究等几个方面系统性综述了该领域近年的进展情况。最后提出了当前研究中亟待解决的科学问题并展望了未来重点研究方向。     

课题研究礼记

我校为中国创造力教育实验基地学校、江苏省物理实验教学基地学校、南通市物理学科基地学校。"十二五"期间,在学校"互慧教育"理念的指引之下,以课题研究为抓手,积极实现转型升级。物理教研组成员和谐共进,彰显学科特色,取得了一定的阶段性成果。借此感谢省物理教研员叶兵老师、省物理学会南冲     

“生活·生动·生态”物理课堂教学活动面面观

自2001年新课程开始实验以来,广大教师认真学习,积极实验,逐步走进了新课程,对新课程的认识和理解也在实践中不断加深。各地区在多年积累基础上,积极开展有效教学研究,探索了一条适合中国特色的有效教学新思路、新做法。各学校也探索出了富有本校特色的有效教学模式,学生学     

关于深化“生活·生动·生态”物理教学课堂改革问题思考

为了进一步探究"五严"背景下的高效课堂教学,深化"生活·生动·生态"课堂教学改革,实现"形"和"神"的统一。但到底如何深化,靠什么深化?这是广大教师必须关注和思考的问题。笔者经历了初中物理优秀课评比活动的整个过程,联系当前关于深化课堂教学改革问题,结合教     

光敏性BZ反应的时空动力学

作为研究非线性时空动力学最理想的化学反应体系之一,三联(2,2'-联吡啶)钌(Ⅱ)(Ru(bpy)₃²⁺)为催化剂的Belousov-Zhabotinsky (BZ)振荡反应具有独特的光敏特性并能呈现丰富的时空动力学行为。研究光控BZ反应有助于我们对一系列物理、化学和生命体系中复杂动力学现象的理解。本文综述了不同实验条件下光效应对钌催化BZ反应均相复杂振荡和空间反应扩散化学波的影响, 以及光响应BZ反应与软物质耦合体系的复杂动力学行为,在此基础上介绍光抑制和光诱导反应机理和模型。对光控BZ反应体系存在的问题和发展方向进行了探讨。     

活性人工游泳体的螺旋运动

螺旋运动轨迹在自然界的各个尺度中普遍存在，其影响着多种生命过程包括生物繁殖、觅食、定位有利环境和检测营养梯度等。开发化学力等驱动螺旋运动的人工游泳体不仅具有广泛的应用价值以及提升我们对生物游泳体运动规律和机理的认识，同时推动新型机器人运动设计和提高机器人的运动效率。本文首先总结了人工系统中以微生物鞭毛/纤毛的旋转和拍打等方式为灵感来源设计的可进行螺旋运动的人工游泳体，然后综述了近年来在材料化学领域制备的进行螺旋运动小型人工游泳体的研究进展，并根据驱动力来源的不同对各种类型活性人工游泳体进行分类介绍，最后提出了目前研究中待解决的问题并对未来发展和研究方向进行了展望。