搜索
搜索
img
资讯中心
您所在的当前位置:
首页
>
>
>
厦门大学吴德志课题组《AM》:具有多模态感应能力的多材料直写磁性软机器人

厦门大学吴德志课题组《AM》:具有多模态感应能力的多材料直写磁性软机器人

  • 分类:行业动态
  • 发布时间:2022-11-28 15:38
  • 访问量:

【概要描述】

厦门大学吴德志课题组《AM》:具有多模态感应能力的多材料直写磁性软机器人

【概要描述】

  • 分类:行业动态
  • 发布时间:2022-11-28 15:38
  • 访问量:
详情

2022年11月24日厦门大学吴德志课题组在《Additive Manufacturing》上发表题为A magnetic soft robot with multimodal sensing capability by multimaterial direct ink writing(具有多模态感应能力的多材料直写磁性软机器人)的研究论文,报道了一种集温度、触觉和电化学传感功能于一体的毫米级全打印磁性软机器人。从理论上讨论了机器人的磁驱动机理,并通过实验证明了机器人的多维变形。测量集成传感器对温度、触觉和电化学刺激的电响应,以验证机器人对外部信号的检测功能。并进行了靶向给药机器人的概念验证实验,集成传感器成功检测到药物溶解引起的周围浓度变化,对药物给药进行定量评价。

原文链接:

https://doi.org/10.1016/j.addma.2022.103320

  文章简介  

下一代磁性软机器人材料、结构和传感器的一体化集成是与外界环境交互的一个新途径。然而,由于缺乏有效的材料设计和制造工艺,能够感知环境的磁性软机器人的相关研究报道很少。本文采用多材料直接墨写(DIW)工艺,实现了磁性软材料和柔性传感材料的一步制备,实现了磁性软机器人与柔性电子元件的无缝集成。从理论上讨论了机器人的磁驱动机理,并通过实验证明了机器人的多维变形。多材料系统的无缝集成设计使机器人具有温度、触觉(即材料识别)和电化学刺激的传感能力。作为概念验证示例,本研究进行了机器人靶向给药实验,集成传感器检测药物溶解引起的周围浓度变化,以定量评价给药效果。因此,该集成了多模态传感功能的磁性软机器人将为下一代磁性软机器人的开发提供参考。

  研究背景  

软机器人在许多潜在的应用中具有巨大的前景,特别是在生物医学和生物工程应用中,因为其良好的机械顺应性属性,确保了非结构化生物医学交互中更高水平的安全性。基于流体压力、电场、光场和磁场的驱动策略已经成功地开发出来控制软机器人完成重要任务,但现有的驱动方法仍然面临着各种挑战。例如,由流体压力驱动的软机器人必须保留长管道,以连接末端执行器和压力泵。电活性聚合物(EAPs)大多需要超高的静电场(~107 V/m)才能引起EAPs的变形,这在生物医学应用中带来了额外的安全问题。光驱动软机器人依靠紫外线(UV)光照射(250mw /cm2)为机器人提供动力,但紫外线光照射对大多数交互对象都是有害的,特别是对生物组织或器官基于磁响应软复合材料的软机器人因其非接触控制、响应速度快、磁场对生物组织或器官无损伤渗透等独特优势,在生物医学应用中受到越来越多的关注,并取得了大量显著成果。迄今为止,各种软磁机器人,如软磁“折纸”机器人、软磁“胶囊”机器人和软磁“丝”机器人等,已被报道在活检、靶向给药和微创手术等方面进行治疗或诊断操作。一些生物启发的磁性软性微型机器人具有独特的锥形足结构,对各种恶劣环境具有良好的适应性,它们已成功用于靶向给药和生物医学检测的概念验证实验。研制了一种带有车载传感器的磁性软机器人,用于检测体内环境的温度。这些例子从概念上证明了磁性软机器人在生物医学应用中的巨大潜力。

  研究内容解读  

本研究开发了一个集温度、触觉和电化学传感功能于一体的全打印毫米级磁性软机器人。多种复合墨水设计和多材料3D打印工艺协同实现NdFeB/PDMS、MWCNTS/PDMS和GO/PDMS的复杂结构集成,实现柔性传感器和磁性软机器人之间的无缝接口。通过理论分析和实验结果分别论证了机器人的驱动机理和多维变形。集成传感器对温度(线性为3.383 kΩ/ C)、触觉刺激和电化学刺激(对NaOH溶液的低检测限为0.036 mM)的卓越传感性能,证实了机器人对周围环境的检测功能。这种多材料系统的无缝集成使机器人可以应用在流体环境中,而不会对传感器的性能产生任何影响,这已经通过机器人的目标药物输送的概念验证实验进行了验证。我们认为,这种环保型磁软机器人将成为下一代磁软材料和生物医学应用机器人的先驱。

图1具有双传感器结构的磁性软机器人的制作过程。(a)机器人的多材料3D打印,集成电阻和电容传感器,用于温度、触觉和电化学传感。(b)基于折纸的单向脉冲磁化,用于改变机器人身体的磁化剖面。(c)具有线性Halbach阵列的展开磁性软机器人。

图2磁性软机器人的材料特性。

图3磁性软机器人的驱动机理及多维变形。

图4传感器对温度、触觉和电化学刺激的电响应。

图5磁性软机器人的靶向给药实验。

——END——

该文章发布的目的在于传递更多信息,如涉及作品内容、版权或其它问题,请于我司联系,我们将在第一时间删除内容!

关于奇遇科技

深圳奇遇科技有限公司成立于2015年,是一家以陶瓷增材制造技术为核心的高科技公司。

公司拥有以清华大学博士后、挪威科技大学海归博士等为主体的研发团队,致力于为客户提供完整的“陶瓷3D打印设备+陶瓷3D打印材料+陶瓷烧结工艺”整体解决方案!

目前,公司自主研发的一系列精细直写陶瓷3D4D打印设备,生物直写陶瓷3D打印设备,光固化陶瓷3D打印设备以及相关陶瓷3D打印材料,已服务清华大学、哈尔滨工业大学、北京科技大学、北京理工大学、西北工业大学、四川大学、国防科技大学、深圳大学、中国科学院、燕之屋丝浓食品等全球100+家顶尖科研院所

业务联系

邮箱:min@adt-qy.com

电话:13392770929黄小姐

微信:adventuretechmin

关键词:

扫二维码用手机看

更多资讯

奇遇科技
可进行留言
可进行留言

版权所有 2021 深圳奇遇科技有限公司  粤ICP备16050384号   网站建设:中企动力 深圳