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電磁噴霧可變毫米機械人
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當前報紙日期:
2020 12月22日 星期
 
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電磁噴霧可變毫米機械人

美 子


工作人員在毫米機械人表面噴塗磁性噴霧劑


微型機械人被噴塗“磁性外套”後,能在不同運動模式之間靈活切換。

    電磁噴霧可變毫米機械人

    美國賓夕法尼亞大學教授馬克 · 米斯金及其同事今年早些時候展示一類新型電化學致動器,這新型致動器能夠自動生成構成毫米級機械人,例如腿部等,其尺寸少於○點一毫米(約為人的頭髮寬度),當受到激光刺激時,就會彎曲,產生行走動作,不少人對毫米級機械人產生興趣。

    更為值得關注的是,香港城市大學生物醫學工程系副教授申亞京博士與中國科學院深圳先進技術研究院合作日前成功開發出一種製造毫米級機械人的方法。該方法只需要在毫米機械人表面噴塗磁性噴霧劑,在磁場驅動下,被塗物體就能在不同的表面上爬行、行走或者滾動。

    據研發團隊介紹稱,這款“磁性外套”又叫“M-spray”,是由聚乙烯醇、麩質蛋白和鐵微粒組成,可以在瞬間穩固地粘附在一維、二維或三維物體的表面上,無論這個表面是粗糙還是光滑。“M-Spray”能夠在物體表面形成厚度為○點一至○點二五毫米的薄膜,足以保留物體的原始尺寸、形式和結構。當受到磁場驅動時,機械人可以在玻璃、皮膚、乃至木頭到沙子表面進行多種形式的運動,例如爬行、翻轉、步行和滾動。該團隊還通過棉線、折紙或者塑料管將物體轉化成更複雜的爬行動物機械人、多足機械人或者滾動機械人。

    為進一步驗證毫米機械人在藥物遞送上的應用可能性,申博士團隊在兔子體內開展相關測試。首先對兔子麻醉後,通過放射成像追蹤兔子體內塗有“磁性外套”的膠囊,當膠囊達到目標區域後,研究人員施加震盪磁場使其分解。申博士介紹稱:“‘M-Spray’的可控分解特性,能夠讓藥物在目標位置釋放,而不是在器官中擴散。”

    研發團隊指出,在強酸環境(PH=1)下,“M-Spray”塗層八分鐘後分解。但如果在其表面附加聚乙烯醇層,能延長到十五分鐘,再用鎳顆粒代替鐵顆粒,則可堅持三十分鐘以上。這表明其在生物體內進行長距離藥物輸送是可能。此外,實驗還表明,噴塗了“磁性外套”的微型機械人,能夠在不同運動模式之間靈活切換。比如寬敞環境下可以3D毛毛蟲的形式運動,而到了狹窄區域,則能以平面方式運動。

    研究團隊稱,目前經過多次實驗結果表明,可以用“M-spray”構建不同的毫米級機械人,以適應各種環境、表面條件和障礙物。這種方法能夠促進毫米級機械人在不同領域的開發和應用,比如主動運輸、可移動傳感器和設備,特別是在有限空間內的任務。

    美    子

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