3D drukowane zrobotyzowane struktury siatek kontrolowane przez pola magnetyczne

Naukowcy z North Carolina State University stworzyli nowy rodzaj robota - taki, który unosi się na wodzie i można go kontrolować za pomocą przyłożonych pól magnetycznych. Te trójwymiarowe elastyczne struktury siatkowe mogą chwytać małe przedmioty i nosić krople wody, pozwalając im naśladować stworzenia żyjące na powierzchniach wody. Mogą również potencjalnie służyć jako rusztowania tkanek do hodowli komórkowych.

"Badania pokazują możliwości pojawiające się w dziedzinie łączenia druku 3D i miękkiej robotyki" - powiedział Orlin Velev, S. Frank i Doris Culberson Distinguished Professor of Inżynieria chemiczna i biomolekularna w stanie NC

Badania zostały opublikowane w artykule zatytułowanym "Silikonowe miękkie projekty 3D z programowaną rekonfiguracją magnetyczno-kapilarną". W artykule naukowcy opisują, jak zrobili atrament z mikrokulki silikonowe, związane ciekłym silikonem i zawarte w wodzie. W rezultacie powstała "homokompozytowa tiksotropowa pasta", która przypomina pastę do zębów, dzięki czemu można ją łatwo przecisnąć przez otwór, a następnie zachować jej kształt po złożeniu.

Naukowcy następnie użyli drukarki 3D do ukształtowania pasty w siatkę podobne do wzorów. Wzory zostały utwardzone w piecu, aby stworzyć elastyczne struktury silikonowe, które można rozciągnąć i załamać poprzez zastosowanie pól magnetycznych.

"Ta samowzmocniona pasta pozwala nam tworzyć struktury, które są wyjątkowo miękkie i elastyczne , "Powiedział Sangchul Roh, NC State Ph.D. student w laboratorium Veleva.

"Osadzanie żelazo-cząsteczek karbonylowych, które są powszechnie dostępne i mają wysokie namagnesowanie, pozwala nam uzyskać silną odpowiedź na gradienty pola magnetycznego" - dodaje Joseph Tracy, profesor nauk materiałowych i Inżynieria.

"Struktury są również auxetic, co oznacza, że ​​mogą rozszerzać się i kurczyć we wszystkich kierunkach," powiedział Velev. "Dzięki drukowaniu 3D możemy kontrolować kształt przed i po zastosowaniu pola magnetycznego."

Struktury mogą być również używane podczas unoszenia się na wodzie, podobnie jak w przypadku owadów, takich jak strugacze wody.

"Naśladowanie żywych tkanek w ciele jest kolejną możliwą aplikacją dla tych struktur," powiedział Roh.

Naukowcy opisują w artykule, w jaki sposób byli w stanie stworzyć rekonfigurowalne siatki, strukturę, która mogłaby zgarnąć maleńka kula z folii aluminiowej i konstrukcja, która mogłaby przenosić pojedynczą kroplę wody, a następnie uwolnić ją przez siatkę na żądanie. Jak to działało, zaangażowani byli badacze włączający magnetyzmpole, które spowodowało kurczenie się siatki w kierunku środka i utrzymywanie kropli wody na jej powierzchni. Gdy pole magnetyczne zostało wyłączone, siatka ponownie rozciągnęła się do pełnego rozmiaru, pozwalając kropli spaść. Ta konstrukcja mogłaby pozwolić na transport płynów i opcję ich mieszania na żądanie.

"Na razie jest to wczesny dowód na to, że softstik uruchamia się", powiedział Velev. < / p>

Autorami publikacji są: Sangchul Roh, Lilian B. Okello, Nuran Golbasi, Jameson P. Hankwitz, Jessica A.-C. Liu, Joseph B. Tracy i Orlin D. Velev.