麻省理工学院研究者设计的蜘蛛形状的抓取机器人。
印刷铁磁畴，用于无绳快速转换软质材料
文摘
软材料能够在三维形状之间进行转换，以响应光、热、溶剂、电和磁场等刺激物，在不同的领域有应用，如柔性电子s1、2、软机器人s3、4和生物医学5、6、7。特别是，磁场为生物医学应用提供了一种安全有效的操作方法，通常需要在封闭和封闭的空间中进行远程驱动。随着磁场控制的发展，磁性反应性软质材料也从嵌入离散磁体或将磁性部分结合到软的化合物中，以产生聚合物sheets14,15的非均匀磁化剖面。在这里，我们报告了在软材料中可编程铁磁域的3D打印，这些软材料可以通过磁驱动在复杂的3D形状之间快速转换。我们的方法基于含有铁磁微粒的弹性体复合材料的直接墨水书写。通过在打印喷嘴上施加磁场，我们沿着所施加的磁场对粒子进行重新定位，将有图案的磁极性传递给打印的细丝。这种方法使我们能够在复杂的3d打印软材料中对铁磁域进行编程，使我们能够实现一组以前无法实现的转换模式，例如远程控制具有负泊松比的机械超材料的生长行为。我们的印刷软材料的驱动速度和功率密度的程序铁磁畴比现有的3d打印活性材料的数量级更大。我们进一步展示了从复杂的形状变化中衍生出来的各种功能，包括可重构的软电子设备、可以跳跃的机械超材料以及能够爬行、滚动、捕捉快速移动物体并传输药物剂量的软机器人。
封面故事：善变的艺术家
软材料可以根据不同的刺激在不同的3D形状之间切换，有望应用于机器人学、电子和生物医学领域。但是这种形变速度较慢，有时候可能需要几分钟才能完成。在本期《自然》中，赵选贺及其同事报告了一种特殊的技术，利用该技术制造的软材料可以在磁场的作用下，在不到一秒的时间内实现快速可逆的形变。研究人员使用3D打印技术将铁磁性钕铁硼微粒嵌入硅橡胶基体内。通过在打印阶段控制微粒的排列，研究人员可以设定打印对象的不同区域实现特定的形变，由此制造的材料可以执行一系列动作，包括滚动、跳跃和抓住物体。