清華新聞網(wǎng)3月12日電 磁控柔性驅(qū)動器通常由具備磁響應(yīng)變形能力的柔性復(fù)合材料制備獲得，在外加磁場的驅(qū)動、控制、引導(dǎo)下，可實(shí)現(xiàn)非接觸式的連續(xù)形變、靈活運(yùn)動、輸運(yùn)貨物等功能。磁場驅(qū)動憑借其中低頻磁場安全性高、可穿透人體組織而不發(fā)生明顯衰減、通過電信號可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制等優(yōu)勢，近年來在生物醫(yī)療領(lǐng)域展現(xiàn)了廣闊的應(yīng)用前景，也逐漸成為了學(xué)科交叉和前沿探索的研究熱點(diǎn)。然而，傳統(tǒng)的磁控柔性驅(qū)動器制備后其磁分布也隨之確定，目前缺乏具備可重編程能力、能夠高效集成其他功能模塊的磁控柔性驅(qū)動器。
近日，清華大學(xué)深圳國際研究生院彌勝利教授團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種像素組裝式的磁控柔性驅(qū)動器的制備工藝，可應(yīng)用于低成本、可回收、可重編程的磁控驅(qū)動器的構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)定制化結(jié)構(gòu)變形與仿生運(yùn)動（抓取、游泳、蠕動等），并集成微流控功能模塊可用于開關(guān)閥控制、曲率調(diào)節(jié)、動態(tài)芯片結(jié)構(gòu)與液體藥物輸送機(jī)器人等功能。
研究中，團(tuán)隊(duì)利用PDMS-NdFeB混合物所制備的像素點(diǎn)與硅膠薄膜之間基于倫敦色散力的可逆粘附作用，通過旋涂、打孔、充磁的方法建立了磁性像素點(diǎn)的基本單元庫，根據(jù)預(yù)期變形設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的磁分布，進(jìn)而基于粘貼組裝的簡易方式構(gòu)建具備重編程能力的磁驅(qū)動柔性驅(qū)動器（圖1）。團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了多樣化功能的磁驅(qū)動柔性驅(qū)動器，實(shí)現(xiàn)了折紙、剪紙、圖案化變形，以及六爪抓取、樹葉飄動、章魚游泳、蠕蟲蠕動等仿生運(yùn)動。團(tuán)隊(duì)將微流控功能模塊集成到硅膠基底層，應(yīng)用于微流控芯片的開關(guān)閥控制、芯片曲率調(diào)節(jié)、流體混合、動態(tài)微流控芯片結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，并開發(fā)了一款液態(tài)藥物遞送的磁驅(qū)動爬行機(jī)器人，結(jié)合毒牙式微針，具備體內(nèi)定點(diǎn)藥物釋放的應(yīng)用潛力（圖2）。
圖1.像素化組裝磁控柔性驅(qū)動器
圖2.磁驅(qū)動液態(tài)藥物遞送機(jī)器人
相關(guān)研究成果以“基于像素化組裝的可重編程可集成微流控功能模塊的磁控柔性驅(qū)動器”（Reprogrammable Magnetic Soft Actuators with Microfluidic Functional Modules via Pixel-Assembly）為題，近日發(fā)表于《微尺度》（Small）。
清華大學(xué)深圳國際研究生院彌勝利教授為論文通訊作者，清華大學(xué)深圳國際研究生院2023級博士生趙笑宇為論文第一作者。研究得到國家自然科學(xué)基金委以及深圳市發(fā)展和改革委員會戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項(xiàng)資金扶持計(jì)劃的支持。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1002/smll.202310009
供稿：深圳國際研究生院
編輯：李華山
審核：郭玲
