MIT赵选贺今日Nature封面：连3D打印机器人都是爱你的形状

【引言】
在光、热、溶剂、电场和磁场等刺激下，能够发生三维形状转变的软材料已经应用于各种领域，例如柔性电子器件、新型柔韧机器人和生物医学。特别的是，在封闭和有限的空间中远程驱动，磁场为生物医学应用提供了安全有效的操作方法。随着磁场控制的进步，磁响应软材料也从嵌入离散磁体或者将磁性颗粒结合到软化合物中发展而来，在聚合物片材中产生非均匀磁化曲线。

【成果简介】
北京时间2018年6月14日，Nature在线发表了麻省理工学院赵选贺教授（通讯作者）团队题为“Printing ferromagnetic domains for untethered fast-transforming soft materials”的文章，报道了软材料中程控铁磁畴的3D打印，通过磁驱动实现复杂3D形状之间的快速转换。研究方法是基于含有铁磁微粒的弹性体复合材料的直接墨水书写。通过在打印时向分配喷嘴施加磁场，研究人员沿着施加的场重新定向粒子以将打印的细丝赋予图案化的磁极性。这种方法能够在复杂的3D打印软材料中程控铁磁畴，从而实现一系列先前无法获得的转换模式，例如具有负泊松比的机械超材料的远程控制拉胀行为。对比现有的3D打印活性材料，具有程控铁磁畴的3D打印软材料的驱动速度和功率密度要高出好几个数量级。研究进一步展示了复杂形状变化所衍生出的多种功能，包括可以跳跃的机械超材料，集爬行、滚动、捕捉快速移动物体并传输药物剂量等功能于一体的软机器人。赵芮可博士为本文共同第一作者。

【图文导读】
图1.3D打印软材料中的铁磁畴的设计

图2.具有程控铁磁畴的各种二维平面结构，以及在施加的磁场下复杂的形状变化

图3.具有程控铁磁畴的各种3D结构，以及在施加的磁场下复杂的形状变化

图4.具有程控铁磁畴的3D打印软材料的功能演示

文献链接：Printing ferromagnetic domains for untethered fast-transforming soft materials（Nature 558，274–279 (2018) ）

本文由材料人Meadow供稿，材料人整理编辑。

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