MIT趙選賀今日Nature封面：連3D打印機器人都是愛你的形狀

【引言】
在光、熱、溶劑、電場和磁場等刺激下，能夠發生三維形狀轉變的軟材料已經應用于各種領域，例如柔性電子器件、新型柔韌機器人和生物醫學。特別的是，在封閉和有限的空間中遠程驅動，磁場為生物醫學應用提供了安全有效的操作方法。隨著磁場控制的進步，磁響應軟材料也從嵌入離散磁體或者將磁性顆粒結合到軟化合物中發展而來，在聚合物片材中產生非均勻磁化曲線。

【成果簡介】
北京時間2018年6月14日，Nature在線發表了麻省理工學院趙選賀教授（通訊作者）團隊題為“Printing ferromagnetic domains for untethered fast-transforming soft materials”的文章，報道了軟材料中程控鐵磁疇的3D打印，通過磁驅動實現復雜3D形狀之間的快速轉換。研究方法是基于含有鐵磁微粒的彈性體復合材料的直接墨水書寫。通過在打印時向分配噴嘴施加磁場，研究人員沿著施加的場重新定向粒子以將打印的細絲賦予圖案化的磁極性。這種方法能夠在復雜的3D打印軟材料中程控鐵磁疇，從而實現一系列先前無法獲得的轉換模式，例如具有負泊松比的機械超材料的遠程控制拉脹行為。對比現有的3D打印活性材料，具有程控鐵磁疇的3D打印軟材料的驅動速度和功率密度要高出好幾個數量級。研究進一步展示了復雜形狀變化所衍生出的多種功能，包括可以跳躍的機械超材料，集爬行、滾動、捕捉快速移動物體并傳輸藥物劑量等功能于一體的軟機器人。趙芮可博士為本文共同第一作者。

【圖文導讀】
圖1.3D打印軟材料中的鐵磁疇的設計

圖2.具有程控鐵磁疇的各種二維平面結構，以及在施加的磁場下復雜的形狀變化

圖3.具有程控鐵磁疇的各種3D結構，以及在施加的磁場下復雜的形狀變化

圖4.具有程控鐵磁疇的3D打印軟材料的功能演示

文獻鏈接：Printing ferromagnetic domains for untethered fast-transforming soft materials（Nature?558，274–279 (2018) ）

本文由材料人Meadow供稿，材料人整理編輯。

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