以火为灵感的磁性群体具有稳定浮动,可编程形状变形和合作多任务
Yuhang Hu1, Xiaofeng Chen2, Qiuhuang Chen3
1Faculty of Materials Science and Chemistry, China University of Geosciences, Wuhan, 430074, P. R. China.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|August 19, 2025
概括
生物灵感的磁性复合微浮器 (MCMs) 实现了稳定的空气-水接口浮动,克服了微机器人群的沉没问题. 这些以火为灵感的微型漂浮器使复杂的导航和货物运输能够在具有挑战性的流体环境中实现.
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
- 流体动力学 流体动力学
背景情况:
- 高密度微粒通常会沉入液体中,限制它们在微机器人应用中的使用.
- 现有的磁性微型机器人系统通常需要特定的磁场方向才能运行.
- 火在空气水界面上表现出了显著的浮力和集体行为.
研究的目的:
- 开发能够在空气-水界面稳定漂浮的磁性复合微浮器 (MCM).
- 为了克服高密度磁性微粒的沉没倾向,使用生物灵感设计.
- 为基于表面的微机器人创建一个具有增强功能的多功能平台.
主要方法:
- 使用溶剂交换相逆流程制造MCM,将NdFeB芯与疏水性多烯酸 (PCL) 封装.
- 工程表面粗度,以模拟火皮层和空气捕捉策略,以提高疏水性.
- 使用可编程磁场进行群控制,自组装和导航.
主要成果:
- 在0.5T的垂直磁场下,MCM显示出稳定的浮动.
- 在波浪扰乱的环境中,MCM群体表现出动态的自我组装,重新配置和导航.
- 成功演示货物运输 (70倍重量),石油泄漏补救和滴滴操纵 (200倍体积).
结论:
- 开发的MCM为空气-水接口的磁性微机器人提供了强大的解决方案.
- 生物灵感的表面工程是实现高密度微组件稳定浮动的关键.
- 这个平台为环境修复,微流体学和可编程物质应用开辟了新的途径.


