Зверинец структур, которыми возможно магнитно руководить, включает ровное, звонят, что морщится, долгая труба, которая сжимает закрытый, лист, что сворачивается и паукообразную «хапугу», которая может сползать, катиться, подскочить и хватать совместно достаточно скоро, дабы поймать мимолетный шар. Возможно кроме того предписать завернуться около маленькой пилюли и пронести его через стол.Исследователи изготовили каждую структуру от нового типа 3D пригодных для печатания чернил, которым они придали с маленькими магнитными частицами.
Они соответствовали электромагниту около носика 3D принтера, что вынудил магнитные частицы колебаться в единственную ориентацию, потому, что чернила питались через носик. Руководя магнитной ориентацией отдельных разделов в структуре, исследователи смогут произвести устройства и структуры, каковые смогут практически мгновенно перейти в запутанные формирования, а также переместиться, потому, что разные разделы отвечают на внешнее магнитное поле.
Сюаньхэ Чжао, доктор наук опытного развития Noyce в Отделе MIT Машиностроения и Отделе Инженерной защиты и Гражданского строительства внешней среды, говорит, что техника группы может употребляться, дабы изготовить биомедицинские устройства, которыми магнитно руководят.«Мы думаем в биомедицине, эта техника отыщет многообещающее использование», говорит Чжао. «К примеру, мы имели возможность поместить структуру около кровеносного сосуда, дабы руководить перекачкой крови либо применять магнит, дабы вести устройство через трактат GI, дабы забрать изображения, образцы ткани извлечения, очистить блокировку либо поставить определенные наркотики определенному расположению. Вы имеете возможность проектировать, моделировать, и после этого , дабы достигнуть разных функций».Чжао и его коллеги с далека их результаты сейчас в издании Nature.
Среди его соавторов Иунхо Ким, Гогот Hyunwoo, и Жуйкэ Чжао из MIT и Шон Честер из Технологического университета Нью-Джерси.Движущаяся область
Магнитно активированные структуры команды подпадают под неспециализированную категорию мягких приводимых в воздействие устройств – мягкие, пластичные материалы, каковые созданы к трансформации формы либо перемещаются через множество механических средств. К примеру, устройства гидрогеля раздуваются в то время, когда трансформации pH либо температура; жидкокристаллические памяти эластомеры и полимеры формы искажают с достаточными стимулами, такими как тепло либо свет; пневматические и гидравлические устройства смогут быть приведены в воздействие на самолете либо вода, накачанная в них; и диэлектрические эластомеры простираются под электрическими напряжениями.Но гидрогели, жидкокристаллические памяти эластомеры и полимеры формы не торопятся отвечать, и форма трансформации в течение мин. к часам. Воздушное пространство – и управляемые водой устройства требует труб, каковые соединяют их с насосами, делая их неэффективными для дистанционно управляемых заявлений.
Диэлектрические эластомеры требуют высоких напряжений, в большинстве случаев выше тысячи В.«Нет никакого совершенного кандидата на мягкий робот, что может выступить в замкнутом пространстве как человеческое тело, где Вы желали бы выполнить определенные неограниченные задачи», говорит Ким. «Вот из-за чего мы считаем, что имеется громадное обещание в данной идее магнитного приведения в воздействие, по причине того, что это скоро, мощно, мягко телом, и возможно дистанционно управляемо».Другие группы изготовили магнитно активированные материалы, не смотря на то, что перемещения, которых они достигли, были довольно несложны.
В основном исследователи смешивают раствор полимера с магнитными бусинками и льют смесь в форму. Когда материал вылечивает, они используют магнитное поле, дабы однородно намагнитить бусинки, прежде, чем удалить структуру из формы.«Люди лишь сделали структуры, каковые удлиняются, сжимаются, либо изгиб», говорит Юк. «Неприятность, как Вы проектируете структуру либо робот, что может выполнить намного более непростые задачи?»Игра области
Вместо того, дабы делать структуры с магнитными частицами того же самого, однородной ориентации, команда искала методы создать магнитные «области» – отдельные разделы структуры, каждого с хорошей ориентацией магнитных частиц. В то время, когда выставлено внешнему магнитному полю, любой раздел обязан переместить хорошим методом, в зависимости от направления собственный перемещение частиц в ответ на магнитное поле.
Так несколько высказала предположение, что структуры должны выполнить более движения и сложное выражение.С их новой 3D печатающей платформой исследователи смогут напечатать разделы либо области, структуры, и настроить ориентацию магнитных частиц в конкретной области, поменяв направление электромагнита, окружающего носик принтера, как область напечатана.Команда кроме этого создала физическую модель, которая предвещает, как печатная структура исказит под магнитным полем. Учитывая эластичность печатного материала, пример областей в пути и структуре, которым применено внешнее магнитное поле, модель может угадать метод, которым полная структура исказит либо переместится.
Ruike отыскал, что предсказания модели тесно согласовали с опытами команду, выполненную со многими разными печатными структурами.В дополнение к легко колеблющемуся кольцу, трубе самосжатия и паукообразной хапуге, команда напечатала другие сложные структуры, такие как последовательность «auxetic» структуры, каковые скоро сжимаются либо увеличиваются на протяжении двух направлений. Чжао и его коллеги кроме этого напечатали кольцо, включенное с электрическими схемами и зелёными светодиодами и красными.
В зависимости от ориентации внешнего магнитного поля кольцо искажает, дабы осветить либо красный либо зеленый запрограммированным методом.«Мы развивали платформу печати и прогнозирующую модель для других, дабы применять.
Люди смогут проектировать собственные структуры и образцы области, утвердить их с моделью и напечатать их, дабы привести в воздействие разные функции», говорит Чжао. «Программируя сложную данные структуры, магнитного поля и области, возможно кроме того напечатать интеллектуальные автомобили, такие как роботы».