磁性3- d-印刷结构抓取,辊,跳跃和播放捕获



bt365手机的工程师已经创建软,3- d印刷结构,其动作可与波的磁体的,很像没有字符串木偶来控制。

可磁性操纵结构的动物园包括平滑环皱纹起来,长管,其挤压关闭,即折叠本身的片材,和一个蜘蛛状“抓取器”,可以抓取,辊,跳跃和扣合在一起快足以抓住一个传球。它甚至可以被引导到包裹住小药丸,并随身携带,隔着一张桌子。

研究人员从一个新的3型-d可印刷油墨,它们浸渍有微小的磁性粒子制作各结构。它们装配电磁铁3-d打印机,这引起了磁性颗粒至摆动到一个单一的取向作为油墨通过喷嘴供给的喷嘴周围。通过控制在该结构中各个部分的磁性取向,研究人员能够产生的结构和设备,可以几乎在瞬间转移到复杂的结构,甚至动一下,作为外部磁场的各个部分响应。

 

宣昭,在机械工程和土木与环境工程系的bt365手机的部门诺伊斯职业发展教授说,该组织的技术可以被用于制造磁控制的生物医学设备。

“我们认为,在生物医药这一技术会发现有前途的应用,”赵说。 “例如,我们可以把一个结构周围的血管来控制血液泵,或使用磁铁来引导设备通过GI道来拍摄图像,提取的组织样品,清除堵塞,或递送某些药物的具体位置。你可以设计,模拟,然后只打印来实现各种功能。”

赵本山和他的同事们今天发表他们的研究结果在该杂志 性质。他的合着者包括yoonho金,hyunwoo议员,以及bt365手机瑞科赵和技术的新泽西理工学院的肖恩·切斯特。

一个移位场

该球队的磁激活结构归入软致动装置的一般类别 - 这是通过各种机械装置设计成形状移或约举动糊状,可模制的材料。例如,水凝胶溶胀的设备温度或pH的变化时;形状记忆聚合物和液晶的弹性体变形具有足够的刺激如热或光;气动和液压装置可通过泵入他们的空气或水致动;和介电弹性体下为电压伸展。

但水凝胶,形状记忆聚合物,以及液晶弹性体的响应速度慢,并且变化形状在数分钟至数小时的过程。空气和水驱动的装置需要将其连接到泵管,使它们效率低为远程控制应用程序。介电弹性体需要高的电压,通常高于一千伏特。

“有一种能够像人体,在那里你会想执行某些任务不受限制的密闭空间进行软机器人没有理想人选,” Kim说。 “这就是为什么我们认为有这个想法磁驱动的巨大潜力,因为它是快速,有力,身体良性的,并且可以远程控制。”

其他团体已制造磁激活材料,尽管它们已经实现了运动一直比较简单。在大多数情况下,研究人员混合用磁珠的聚合物溶液中,将混合物倒入模具中。一旦材料固化时,它们施加磁场均匀地磁化该珠,从模具中取出该结构之前。

“人们只能让结构是伸长,收缩或弯曲,”议员说。 “面临的挑战是,如何设计一个结构或机器人,可以执行更复杂的任务?”

域游戏

而不是使结构具有相同的,均匀的取向的磁性粒子,该球队寻找方法来创建磁“结构域” - 结构的各个部分,每个具有磁性颗粒的不同取向。当暴露于外部磁场中,每个部分应该以不同的方式移动,这取决于其颗粒响应于所述磁场移动的方向。这样,小组推测,结构应进行更复杂的关节和运动。

与他们的新3-d印刷平台,研究人员可通过改变电磁体环绕打印机的喷嘴的方向打印部分或结构域,结构的,并调整磁性颗粒的取向在特定域中,作为域是打印。  

该团队还开发了预测印刷结构将如何磁场作用下变形的物理模型。给定的打印材料,结构域的结构中的图案,并且其中外部磁场被施加的方式的弹性,该模型可以预测的整体结构会变形或移动的方式。瑞科发现与实验紧密匹配模型的预测团队与许多不同的印刷结构进行。

除了荡漾环,自挤压管和蜘蛛状抓取器,该球队印刷其它复杂结构,诸如一组迅速收缩或沿两个方向展开“拉胀”结构。赵本山和他的同事们还印嵌入电路和红色和绿色LED灯环。根据外部磁场的方向,该环变形而点亮红色或绿色,以编程的方式。

“我们开发的打印平台,以供他人使用的预测模型。人们可以自己设计结构和区域图形,与模型对其进行验证,并打印出来,以启动各种功能,”赵说。 “通过编程结构,域和磁场的复杂的信息,人们可以甚至打印智能机,如机器人”。

杰里气,在佐治亚理工学院机械工程教授说,该组织的设计可以使一系列快速,远程控制机器人软的,特别是在生物医药领域。

“这项工作是非常新颖的,说:”齐,谁没有参与这项研究。 “人们可以使用软机器人人体或地方,是不容易接近的内部。该技术在本文中报道的,可以施加磁场在人体外,不使用任何布线。因为它的快速响应速度,软机器人可以完成在短时间内的许多行动。这些都为实际应用中非常重要。”

这项研究得到了支持,部分由美国国家科学基金会,海军研究办公室,士兵纳米技术的bt365手机。