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北卡罗来纳州立大学的研究人员已经创建了3d打印的柔性网状结构,可以在浮在水面上时通过施加的磁场进行控制。这些结构可以抓住小物体并携带水滴,使它们有可能用作模拟生活在水面上的生物的软机器人,或者可以作为细胞培养的组织支架。

“这项研究显示了三维打印和软机器人相结合的新兴领域的能力,”北卡罗来纳州立大学化学与生物分子工程学院的s. frank和doris culberson杰出教授orlin velev说道,该论文的另一位作者描述了这项研究。

为了制造这些结构,研究人员用有机硅微珠制成了一种“墨水”,由液态有机硅结合并包含在水中。由此产生的“同质复合触变膏”类似于普通牙膏,它可以很容易地从管中挤出,然后在牙刷上保持其形状而不会滴落。研究人员使用3d打印机将浆料成形为网状图案。然后将图案在烘箱中固化以产生柔性硅树脂结构,其可通过施加磁场来控制拉伸和塌陷。

“这种自增强浆料使我们能够创造出超柔软和柔韧的结构,”北卡罗来纳州立大学博士sangchul roh说。velev实验室的学生和论文的第一作者。

“嵌入羰基铁颗粒,广泛使用并具有高磁化强度,使我们能够对磁场梯度产生强烈反应,”材料科学与工程教授兼该项目高级共同研究员joseph tracy补充道。

velev说:“这些结构也是拉胀的,这意味着它们可以向各个方向扩展和收缩。” “通过3d打印,我们可以在施加磁场之前和之后控制形状。”

结构的特性还允许它们在漂浮在水面上时使用,类似于水str,或者掠过或跳过水面的昆虫。

“模仿体内的活体组织是这些结构的另一种可能应用,”roh说。

在论文中,发表在专刊先进材料技术,研究人员发现,他们如何能够设计出可重构网格结构,可以“抢”铝箔的一个小球和结构,可以“携带”单水droplet然后通过网格按需释放它。

“就目前而言,这是软机器人执行器的早期概念验证,”velev说。

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