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磁吸操控微型“磁控机器人”完成复杂动作

麻省理工学院(MIT)工程师联合瑞士洛桑联邦理工学院及辛辛那提大学研究人员,成功研发出一种新型软磁水凝胶,能够利用磁场操控微米级结构的复杂变形。该成果已发表于《物质》杂志,为制造微型软体机器人开辟了新途径。 传统微尺度磁力操控通常依赖将磁性粒子混合于打印树脂中,但这往往导致材料透明度下降或结构脆弱。研究团队创新性地提出“三步双浸法”:首先利用高精度双光子光刻技术打印不含磁性颗粒的聚合物凝胶结构,随后将其浸入含铁离子的溶液,再转入氢氧根离子溶液。铁离子与氢氧根结合,在凝胶内部原位生成具有磁性的氧化铁纳米颗粒。这一工艺不仅避免了磁性颗粒干扰激光打印过程,还允许研究人员通过调整激光功率精确控制凝胶交联度,从而调节不同部位磁性的强弱。 实验中,团队制造了类似棒棒糖的微型结构,其球体直径小于沙粒。在外部磁铁作用下,这些微型“棒棒糖”能根据预设的磁性分布灵活弯曲、吸附,甚至组合成类似捕蝇草的微型抓取器。此外,团队还成功演示了一种双稳态开关,通过磁场控制两侧类似船桨的结构翻转,推动中心矩形块在两个位置间切换,这在微流控设备中可作为微型阀门使用。 项目作者指出,这种材料具备即时响应、远程操控且无需物理接触的特点。未来,这类“磁微机器人”有望在生物医学领域发挥关键作用,例如在体内精准执行药物释放或组织活检任务,标志着软体微型机器人领域迈出了重要一步。

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