麻省理工學院趙選賀教授團隊：新技術能在一秒內打印出磁活化材料
2018-06-14 來源：Nature、科技日報、材料人
英國《自然》雜志13日發表了一項材料科學研究，麻省理工學院趙選賀教授團隊研發出一種新技術，能在幾分之一秒內打印出磁性形變材料，其打印的軟材料在施加磁場后，可快速發生精細可逆的形變，執行各種非常有用且此前完全實現不了的動作，包括滾動、跳躍和抓住物體。
軟材料可以依據熱、光或磁場之類的刺激而改變形狀，具有廣泛的應用潛力：從柔性電子、軟體機器人到各種生物醫學挑戰，如藥物遞送和組織工程。就醫學應用而言，相關材料需要在封閉空間內運行，且需要遠程控制。科學家認為，磁場提供了一種卓有前景的激活、刺激方式。但是，按目前的制造方法，只允許材料實現幾個非常簡單的形狀變化，用處較小。
此次，美國麻省理工學院趙選賀教授及其同事提出了一種技術，能在幾分之一秒內打印柔軟的磁活化材料。該技術是將鐵磁微粒嵌入硅橡膠基體內，通過磁化打印機噴嘴來控制微粒的排列，從而能夠對打印材料的不同區域進行設定，使之在磁場作用下產生特定的形變。例如，材料可以在不同的靜態形狀之間切換，或者根據磁場變化發生動態變形。這樣的材料具有彈性，在去除磁場后又會恢復原來的面貌。
圖片1.3D打印軟材料中的鐵磁疇的設計
圖2.具有程控鐵磁疇的各種二維平面結構，以及在施加的磁場下復雜的形狀變化
圖3.具有程控鐵磁疇的各種3D結構，以及在施加的磁場下復雜的形狀變化
圖4.具有程控鐵磁疇的3D打印軟材料的功能演示
研究人員利用這種技術打印了一個6腿軟體機器人。通過施加不同的磁場，該機器人可以爬行、滾動、輸送藥物，甚至捕獲并釋放降落的物體。而經改變后的第二種設計，可以使機器人水平跳躍12厘米，其方法是首先在一個方向上施加磁場來使機身折疊，然后在另一個方向施加磁場使其釋放。
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（責任編輯：xu）
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