智能微管突破 - 微观的“鸟”襟翼使用纳米磁珠翅膀

时间：2021-08-21 10:52:13 来源：

扫描电子显微镜图像显示了具有纳米级磁体的布置的鸟类结构。磁铁可以以平行于彩色棒的不同取向磁化。通过对磁化进行编程，研究人员可以使鸟类在磁场中执行不同的运动。

Paul Scherrer Institute Psi和Eth苏黎世的研究人员开发了一种可以执行不同行动的微机枪。微型磁场的部件中的第一纳米磁磁磁性被磁性编程，然后通过磁场控制各种运动。这种机器仅在跨越几十微米的机器可以被使用，例如，在人体中以执行小操作。他们的结果于今天（2019年11月6日）在科学期刊大自然中发表。

该机器人仅测量跨越几微米（人头的直径为30-100微米）是用折纸制成的纸鸟 - 日本纸张折叠的纸鸟。但是，与纸张结构不同，机器人似乎没有魔法，没有明显的力量。它拍打它的翅膀或弯曲脖子并缩回头部。这些行动全部由磁性实现。

Paul Scherrer Institute Psi和Eth苏黎世的研究人员组装了含有小纳米磁镜的材料的微鼠。这些纳米磁磁磁带件可以被编程为假设特定的磁取向。当被编程的纳米磁磁带出暴露于磁场时，特定力作用于它们。如果这些磁体位于柔性部件中，则作用在它们上的力导致部件移动。

该视频显示了鸟类形式的微机器的动作，这些鸟类仅为几十微米。左上方的绘图以不同的颜色说明了每个组分上的纳米磁镜的布置可以不同地磁化。下面示出了如何磁化的每个面板（红色箭头）。视频（右下方）显示拍打运动（右上右）实际发生。

可以再次又一次地编程纳米磁石。这种重新编程结果导致不同的力量和新动作结果。

对于微机器的构造，研究人员在氮化硅薄片上制造了钴磁铁阵列。然后，由该材料构成的鸟类可以执行各种运动，例如拍打，悬停，转动或侧滑动。

“MicroObot在毫秒内进行的，Microrobot在毫秒内进行，”PSI MultiStale Material Diagents实验室负责人Laura Heyderman说，Micristale材料实验室负责人和材料部门思科系统教授，Eth苏黎世。“但是纳米磁性的编程只需要几纳秒。这使得可以在另一个之后编程一个不同的运动。这意味着微型微生物可以首先翻转它的翅膀，然后再次滑动到侧面，然后再次挡板。“如果需要，这只鸟也可以徘徊在两者之间，”Heyderman说。

Laura Heyderman（左）和天云黄（中心）看看折纸鸟的模型，而Jizhai Cui在显微镜下观察真正的微米。他可以看到的是在研究人员制作的视频中显示。

这部新颖的概念是迈向微型和纳米波特的重要一步，不仅可以存储信息以提供特定的动作，还可以重新编程以执行不同的任务。“可以想象，在未来，自主微鼠将通过人体血管导航，并进行杀死癌细胞等生物医学任务，”Eth苏黎世机械和工艺工程系负责人Bradley Nelson解释说。“其他应用领域也可以想到，例如，改变光学特性的柔性微电子或微透镜，”Eth苏黎世机器人研究所和智能系统研究员天云黄说。

此外，可以在其中改变表面的特性。“例如，它们可用于创建可以被水或击退水润湿的表面，”介绍系统实验室的工程师和研究人员Jizhai Cui说。

研究人员现在已经在科学期刊大自然中发表了结果。

参考：Jizhai Cui，Tian-yun Huang，Zhaochu Lu，Paolo Testa，Hongri Gu，Xiang-Zhong，Bradley J. Nelson和Laura J. Heyderman，2019年11月6日，2019年11月6日，2019年11月6日，2019年11月6日，2019年11月6日，2019年11月6日，自然.DOI：
10.1038 / s41586-019-1713-2

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