类似毛发的纤毛有节奏运动。可以使液体在细胞周围移动或推动细胞本身。


在自然界中,纤毛独立地扇动,用人造材料模仿这些运动需要复杂的机制。


现在,研究人员在ACS Applied Materials&Interfaces上进行了报道,使人造纤毛在施加旋转磁场时会以波浪状运动,从而使其适用于多功能、攀爬的软机器人和微流体设备。


依靠磁力推动纤毛的攀爬机器人,能爬上垂直表面,并携带比自己重10倍的物体


复制自然界中发现的运动,例如纤毛的类似鞭子的小运动,可以帮助研究人员创造出更好的机器人或微观设备。


当纤毛顺序振动时,它们会产生行波,与同时纤毛运动相比,行波可以更有效地移动水并具有更快的抽水速度。


先前的研究人员已经重新创建了这些波浪状的运动,但是人造纤毛价格昂贵,需要复杂的运动部件,并且太大而无法用于微型设备。


依靠磁力推动纤毛的攀爬机器人,能爬上垂直表面,并携带比自己重10倍的物体


研究人员想要创建微尺度的纤毛,当施加磁场时纤毛会以波浪的形式运动,将水快速泵入它们,或者充当可以爬行和攀爬的柔软机器人。


研究人员向聚合物中注入了羰基铁粉颗粒,然后将混合物倒入一系列相同的50微米宽的圆柱孔中。


当聚合物固化时,研究小组将磁铁放在模具的下方,从而略微改变了相邻纤毛中的粒子排列和磁性。为了测试人造纤毛在水中和甘油中的移动能力,研究人员施加了旋转磁场。


当磁体围绕阵列移动时,纤毛来回搅动,并且产生的流速要比大多数人造纤毛好。


最终,研究人员将阵列翻转过来,并在平坦的表面上爬行,达到了与人类跑步速度成正比的最大速度,并且当磁场翻转方向时,机器人进行了反向操作。


软体机器人上下倾斜45度,爬上垂直表面,倒立行走,并携带比自己重10倍的物体。研究人员说,由于这些人造纤毛是通过磁力推动的,并且未与任何其他设备连接,因此它们可用于生产微流控泵和用于生物医学应用的敏捷软机器人。


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