结构可以在漂浮在水面上时收缩 重塑和抓取物体

北卡罗来纳州立大学的研究人员已经创建了3D打印的柔性网状结构,可以在浮在水面上时通过施加的磁场进行控制。这些结构可以抓住小物体并携带水滴,使它们有可能用作模拟生活在水面上的生物的软机器人,或者可以作为细胞培养的组织支架。

“这项研究显示了3D打印和软机器人相结合的新兴领域的能力,”北卡罗来纳州立大学化学与生物分子工程学院的S. Frank和Doris Culberson杰出教授Orlin Velev说道,该论文的另一位作者描述了这项研究。

为了制造这些结构,研究人员用有机硅微珠制成了一种“墨水”,由液态有机硅结合并包含在水中。由此产生的“同质复合触变膏”类似于普通牙膏,它可以很容易地从管中挤出,然后在牙刷上保持其形状而不会滴落。研究人员使用3D打印机将糊状物塑造成网状图案。然后将图案在烘箱中固化,以产生柔性硅树脂结构,通过施加磁场可以控制 - 拉伸和塌陷。

“这种自增强浆料使我们能够创造出超柔软和柔韧的结构,”北卡罗来纳州立大学博士Sangchul Roh说。Velev实验室的学生和论文的第一作者。

“嵌入羰基铁颗粒,广泛使用并具有高磁化强度,使我们能够对磁场梯度产生强烈反应,”材料科学与工程教授兼该项目高级共同研究员Joseph Tracy补充道。

Velev说:“这些结构也是拉胀的,这意味着它们可以向各个方向扩展和收缩。”“通过3D打印,我们可以在施加磁场之前和之后控制形状。”

结构的特性还允许它们在漂浮在水面上时使用,类似于水str,或者掠过或跳过水面的昆虫。

“模仿体内的活体组织是这些结构的另一种可能应用,”Roh说。

在发表在高级材料技术特刊上的论文中,研究人员展示了他们如何能够设计可重新配置的网格,这种结构可以“抓住”一个小小的铝箔球和一个可以“携带”一个水的结构Droplet然后通过网格按需释放它。