4D打印软微驱动器用于通过周围介质变化的粒子操纵
Jianchen Zheng1,2,3, Haibo Yu1,2, Yuzhao Zhang1,2,3
1State Key Laboratory of Robotics, Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Sciences, Shenyang, 110016, China.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|April 9, 2024
概括
研究人员开发了一种使用水凝的多功能软执行器,该执行器可以响应环境变化,以精确操纵粒子. 这种可适应的微型执行器对多功能机器人应用有很大的希望.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机器人技术 机器人技术 机器人技术
- 生物医学工程 生物医学工程
背景情况:
- 软执行器对于各种领域的创新至关重要.
- 当前的挑战包括在软执行器中实现高环境适应性和多任务能力.
- 3D成型和结构设计使多功能软执行器成为可能.
研究的目的:
- 开发一种具有高环境适应性和多任务能力的软执行器.
- 通过调整水凝成分来调节软执行器的响应值.
- 使用开发的执行器来演示精确的粒子操纵和细胞捕获.
主要方法:
- 在水凝中调整刺激反应组的比例以调节响应值.
- 使用异质的双层膜结构和现场多材料打印.
- 利用周围环境 (生物和非生物) 的变化来实现执行器响应.
主要成果:
- 软执行器在响应周围环境变化时表现出快速变形.
- 实现了精确的3D捕获,操纵和释放微米大小的粒子.
- 一个单个红细胞的静态捕获通过生物响应媒介变化成功实现.
- 有限元分析准确地预测了实验结果.
结论:
- 开发的软执行器具有高度的环境适应性和多任务功能.
- 调整水凝特性和使用双层结构的方法是有效的.
- 软微执行器显示出在多功能,易于操纵的机器人中使用的巨大潜力.
