使用3D打印工藝制造的新型軟機器人可以使用磁場進行遠程控制。研究人員開發(fā)了一種新的3D打印方法和材料，用于制造可以遠程控制的柔性，柔軟的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，為具有獨特功能的軟機器人打開了大門，也為醫(yī)學研究提供了新的方向。他們在新聞發(fā)布會上表示，北卡羅來納州立大學(北卡羅來納州立大學)的一個團隊開發(fā)了這種結(jié)構(gòu)，他們可以在漂浮在水面上時利用磁場控制這些結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)可以抓住小物體并攜帶水滴，使它們成為可能有用的軟機器人，模仿生活在水面上的生物，以及其他用途，如細胞研究。

這項工作展示了兩個科學研究領(lǐng)域的交叉點，展示了他們的組合如何對未來的科學進步有用，北卡羅來納州立大學化學和生物分子工程的杰出教授Orlin Velev說。“這項研究顯示了3D打印和軟機器人相結(jié)合的新興領(lǐng)域的能力，”他說。

事實上，研究人員表示，為此目的使用3D打印可以使軟機器人的制造更容易，更有效。這些機器人與剛性機器人相比具有許多優(yōu)勢，包括更加安全的人機交互，更流暢的移動能力以及更小，更狹窄的空間。

像牙膏一樣的東西

為了開發(fā)這些結(jié)構(gòu)，研究人員用有機硅微珠制造了一種“墨水”，這種微珠被液態(tài)有機硅結(jié)合并包含在水中。由此產(chǎn)生的材料 - 所謂的“同型復合觸變膏” - 與普通牙膏相容;像牙齒清潔劑一樣，它可以很容易地從管中擠出，但隨后保持其形狀而不會滴落。

在他們的研究中，該團隊使用3D打印機將漿料成形為網(wǎng)狀圖案，然后在烤箱中固化，以形成柔韌的硅膠結(jié)構(gòu)。研究人員說，通過向它們施加磁場，可以控制所得到的結(jié)構(gòu)，即拉伸和折疊。

“這種自增強漿料使我們能夠創(chuàng)造出超柔軟和柔韌的結(jié)構(gòu)，”北卡羅來納州立大學博士Sangchul Roh說。Velev實驗室的學生和發(fā)表在Advanced Materials Technologies期刊上的論文的第一作者。

研究人員通過將羰基鐵顆粒嵌入糊狀物中，實現(xiàn)了利用磁場控制結(jié)構(gòu)的能力，材料科學與工程教授，該項目的高級共同研究員Joseph Tracy說。他說，這些顆粒廣泛可用并具有高磁化強度。

“結(jié)構(gòu)也是拉脹的，這意味著它們可以向各個方向擴展和收縮，”Velev解釋道。他說，這使得研究人員可以在使用3D打印過程施加磁場之前和之后控制形狀。

為了證明他們的方法有效，該團隊設(shè)計了可重新配置的網(wǎng)格，一種可以“抓住”一個小鋁箔球的結(jié)構(gòu)，以及一個可以“攜帶”一個水滴然后通過網(wǎng)格按需釋放它的結(jié)構(gòu)