中新网北京8月14日电 (记者 孙自法)记者8月14日从中国科学院理化技术研究所获悉，蝴蝶效应该所仿生智能界面科学中心董智超研究员团队受蝴蝶“卷喙饮蜜”行为启发，中国研制出一种名为“液膜破裂驱动毛细管富集”(FACE)的团队新型无泵空气采样器。该装置可为呼吸系统传染病与空气污染的新型低成本便捷检测提供支持，有助于推动全球健康公平。无泵
卷曲蝴蝶喙管。空气康检中国科学院理化所 供图。采样测研究团队称，器仿自然界中多数蝴蝶以长喙吮吸花蜜，生助但也有蝴蝶会将喙卷成圈，力健在环中吐出一小片液膜。蝴蝶效应借助X光透视相机追踪，中国他们发现当液膜被吸薄至极限并突然破裂的团队瞬间，破裂产生的新型力如同无形之手，将整片水膜中的无泵液体瞬间“拽”进食道，一滴不剩。这种毫秒级的“脆响”式抽吸高效省力，释放的正是液体表面的“能量皮肤”，即表面能。
这一基于界面热力学的自然现象，为无泵空气采样提供了全新思路。受此启发，团队用3D打印制作出一个硬币大小的微型“环形跑道”——塑料环中间挂着一层薄薄的液体膜，环内藏有毛细管道，模拟蝴蝶吸管中的食物通道。工作时，液体膜暴露在空气中，如同一张粘性“飞毯”，空气中的有害气体、病毒飞沫、农药微粒撞上后会被温柔地“粘住”。
这种液态薄膜不仅能在实验室状态下保持稳定，还可绑在植保无人机上，在强气流中坚持30秒捕获农药残留。农民无需再凭感觉等待安全期，无人机飞过即可确定下地时间。
搭载无人机农田高空采样。中国科学院理化所 供图。在此基础上仿生研发的新型无泵空气采样器，采样后只需用检测试纸轻触出口端，触发液膜破裂，瞬间便如蝴蝶喝水一般，将收集到的全部液体连同其中的“猎物”通过毛细管道送入检测试纸条。整个过程无需泵、无需电，完全依靠物理规律自动运行。
与传统气溶胶采样器相比，新型无泵空气采样器的检出灵敏度高出两个数量级。传统设备可能因多种因素导致性能低下，而新型无泵空气采样器实现了“采集-回收-检测”一体化，收集与回收效率均接近100%，可对痕量生物标志物进行高保真富集。
研究团队指出，新型无泵空气采样器单次材料成本低至0.87元人民币(约合0.12美元)，且采用完全无源驱动设计，提出了一种实用的底层空气采样技术方案，为气溶胶富集与空气采样技术带来了底层范式革新：过去人们总想用更大的力气去“吸”到更多，如今科学家利用液膜破裂本身释放能量，用精巧的物理设计取代笨重的机电设备。
对于全球数十亿生活在电力不稳、医疗资源匮乏地区的人们而言，这种无需电源、无需专业培训、随手可用的空气检测工具，或许正是通往健康公平的一把钥匙。
本项研究的相关对比示意图。中国科学院理化所 供图。新型无泵空气采样器的研发成果论文近日在国际学术期刊《美国国家科学院院刊》(PNAS)发表。研究团队认为，这项仿生“蝴蝶效应”服务空气检测的技术应用，或将掀起一场便携式空气监测的革命。(完)。